基于OpenFOAM的燃气轮机燃烧室的大涡数值模拟

发布时间：2017-12-05 11:23

  本文关键词：基于OpenFOAM的燃气轮机燃烧室的大涡数值模拟

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【摘要】：随着近来数值方法、湍流燃烧模型的发展以及计算机计算能力的不断提高,使得大涡模拟(LES)广泛应用于燃气轮机燃烧室数值计算中,本文提出了一种用于真实LPP燃烧室的LES数学模型。其中用单方程SGS模型来模拟被空间滤波掉的亚网格尺度涡对大尺度涡的影响；两相流模型中采用拉格朗日法和蒙特卡洛技术对流场喷雾粒子进行采样跟踪,采用基于SGS湍流动能的双向耦合模型来模拟喷雾粒子运动和SGS湍流速度相互的影响；亚网格燃烧模型中采用涡耗散燃烧模型(EDM-LES)进行温度场预测,同时加入厚化火焰燃烧模型来预测自燃、熄火、回火以及排放。本文所使用计算程序是基于开源计算软件OpenFOAM所开发的程序,为验证本文提出的数学模型的准确性和求解器构建的正确性。对经典的Sommerfeld同轴模型燃烧室内喷雾、蒸发及混合过程做了大涡模拟计算分析,将所得结果与实验值进行了比较,预测值和实验值吻合良好,验证了本文提出的两相流模型的可靠性。同时用所编译的求解器对真实燃烧室进行冷态湍流模拟和燃烧计算分析,燃烧室为环形燃烧室的部分结构。冷态湍流场结果显示,回流区形成良好,有利于组织燃烧。大涡模拟有效地扑捉了燃烧室内的湍流脉动。热态温度及速度场显示燃烧过程进行良好,主燃孔起到了很好地补燃作用,使燃烧过程主要在火焰筒头部进行,掺混孔的冷却作用明显,燃烧室出口温度降低到正常范围。所得的燃烧室出口温度分布与前人数据、实验结果吻合良好。证明了本文提供的LES模型的准确性和可靠性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK473

【共引文献】

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本文编号：1254651