基于LES的分层旋流火焰流场结构与火焰响应研究

发布时间：2021-08-14 02:23

　　本文基于OpenFOAM开展了分层旋流预混火焰的大涡模拟研究。针对独立分层旋流燃烧器（BASIS）,采用了不可压缩求解器ReactingFoam,部分搅拌反应器（PaSR）燃烧模型和线性分布的温度边界条件,分别开展了非外激和外激下的大涡模拟。结果表明,非外激下得到的火焰平均结构与实验吻合较好,通过三维流线展示了清晰的旋涡结构;外激条件下,首次获得了该类火焰的火焰传递函数,发现其相位呈线性分布;增益在150 Hz达到极小值,在250 Hz达到极大值,随后在400 Hz后迅速降低,呈现低通滤波器的特征。 

【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图２实验结果中的三种火焰结构??Ｆｉｇ．?２?Ｔｈｒｅｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅｓ?ｉｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ??本文选取的流体域如图３所示

??（Ｌ）、分层火焰（Ｓ）和Ｖ型火焰（Ｖ），如图２所示．其??中，分层火焰是较为新颖的一种火焰结构，相关的??研究较少，大润模拟研究更为少见，因此本文仅针??对该火焰进行大涡模拟。本文所选的工况．为总当量??比０．６，分层比＾５，内旋流和外旋流的沒董比分别为??０．８５?ｆｔｌ?〇，Ｓ７．??（ｃ）Ｖ型火焰??图２实验结果中的三种火焰结构??Ｆｉｇ．?２?Ｔｈｒｅｅ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅｓ?ｉｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｒｅｓｕｌｔｓ??本文选取的流体域如图３所示。以燃烧器端面??为基准，流体域包含端面上游５５?ｍｍ和下游２００?ｍｍ??长的火焰筒。所有的几何结构和尺寸号实验件保持??完全一致．其中上游部分包含了旋流叶片，从而提??高对叶片通道复杂流动的捕捉能力。流体域入Ｕ位??于旋流器叶片上游１１?ｍｍ，内外旋流为两个独立的??进Ｌ！边界，兮实验一致．实验中分层火焰长度约为??７０?ｍｍ，火焰筒长度大概相鹰于火焰长度的３倍，在??节省计算成本的同时足够得到火焰发展变化的完整??过程。整个流体域采用完全结构化网格，包含１２００??万个六面体甲．元，在壁面处进行了加密（除旋流叶??片通道之外），提高对边界层的捕捉能力。使用一套??３０００万申－元的网格进行了网格无关性验证，两套网??格所预测的火焰结构和温度分布吻合良好，详见文??献［２８］．??图３流体域：和结构优网格．??Ｆｉｇ．?３?Ｆｌｕｉｄ?ｄｏｍａｉｎ?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｇｒｉｄ??２数值方法??２．１模型和边界条件??本文采用开源的ＧＦＤ?Ｊ：具箱ＯｐｅｎＦＯＡＭ?Ｐ９］??进行大涡模拟研究．考虑到本文研

图６平均释热率分布的大涡模拟结果和实验结果对比??Ｆｉｇ．?６?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｉｍｅ－ａｖｅｒａｇｅｄ?ｆｌａｍｅ?ｓｈａｐｅ?ｂｅｔｗｅｅｎ??ＬＥＳ?ａｎｄ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ??

【参考文献】：
期刊论文
[1]台阶高度对LESS燃烧室的影响研究[J]. 康尧,林宇震,付镇柏,张弛.  推进技术. 2014(07)



本文编号：3341577