双旋转入流湍流场流动特性的大涡模拟研究
发布时间：2021-11-24 01:14
在实际工程应用中,为了促进充分燃烧通常采用旋流入流装置,通过旋流流动产生涡破碎进而引起的中心回流区可以实现充分混合的同时稳定火焰,旋流燃烧技术因其稳定高效、清洁燃烧的特点,已经成为极具发展潜力的手段。与此同时为了降低NOx及颗粒物的排放,旋流燃烧技术在航空和地面燃气轮机燃烧室及各类工业装置中都得到了极为广泛的应用。通过旋流器产生旋流,其中的螺旋叶片引导气流形成螺旋状态,同时也有减缓流速的作用,有效地降低了横直管中的压力波动。本文分别采用UG和ICEM-CFD软件对本课题组设计的双旋流器进行建模与高质量的分块结构网格划分,包含内外管道的双旋流装置。使用OpenFOAM计算程序对该旋流器装置中的空气分别与甲烷和氮气这两种不同密度气体混合快慢的问题展开了大涡模拟（LES）研究。使用OpenFOAM软件对该装置开展了三维冷态流场计算,包括旋流角度为60度、90度和120度的同向和异向旋流器,其中旋流数分别为0.25、0.36和0.51。在保证内外管道动量通量一致的前提下,内管中的甲烷与外管中的空气具有不同的速度入流。结果显示,在异向旋流器下,内外管道的速度差产生了较强的剪...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 旋流
1.2.1 旋流流动
1.2.2 单旋流
1.2.3 多旋流
1.2.4 旋流数
1.3 湍流流动
1.4 大涡模拟方法
1.4.1 大涡模拟湍流脉动过滤
1.4.2 大涡模拟亚格子尺度模型
1.5 研究内容
第二章 数值方法及模型
2.1 模型选择
2.1.1 Smagorinsky模型
2.1.2 动态Smagorinsky模型
2.1.3 WALE模型
2.1.4 动态动能亚格子模型
2.2 求解器选择
2.2.1 OpenFOAM求解器
2.3 OpenFOAM介绍
2.4 本章小结
第三章 变密度射流的大涡模拟计算
3.1 计算设置
3.2 统计值分析
3.2.1 沿射流轴线的分布
3.2.2 径向分布
3.3 相干结构
3.4 结论
第四章 双旋流湍流计算设置
4.1 边界条件
4.2 入口设置
4.3 结构介绍
4.4 网格划分
4.5 计算资源
第五章 双旋流湍流场分析
5.1 统计值分析
5.1.1 沿轴向同异向旋流分布曲线
5.1.2 沿径向同异向旋流分布曲线
5.2 流场分析
5.2.1 甲烷旋流流场分布
5.2.2 氮气旋流流场分布
5.3 相干结构
5.3.1 Q准则
5.3.2 涡度
5.3.3 进动涡核
5.4 回流区
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 未来工作计划
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]中心分级燃烧室冷态流场的大涡模拟[J]. 于雷,王成军,赵冬凯,刘爱虢. 沈阳航空航天大学学报. 2017(03)
[2]线性分层流中圆柱绕流数值模拟方法研究[J]. 丁勇,韩盼盼,段菲,马卫状. 哈尔滨工程大学学报. 2016(09)
[3]双旋流燃油燃烧火焰结构可视化试验研究[J]. 袁用文,葛冰,田寅申,臧述升. 热能动力工程. 2015(05)
[4]双旋流器不同旋向对燃油火焰特征影响的可视化研究[J]. 李腾辉,葛冰,袁用文,孙培锋,臧述升. 工程热物理学报. 2015(07)
[5]双旋流燃油燃烧器火焰特征研究[J]. 李腾辉,葛冰,袁用文,田寅申,臧述升. 燃烧科学与技术. 2015(03)
[6]低热值燃气双旋流燃烧器空气动力场数值模拟[J]. 韩秋业,李国俊,李明浩,刘传鹏,郁鸿凌. 能源工程. 2015(02)
[7]分层旋流燃烧器冷态流场的大涡模拟[J]. 张济民,张宏达,韩超,叶桃红. 航空动力学报. 2014(10)
[8]钝体绕流有旋流中回流区与进动涡核的大涡模拟[J]. 张济民,韩超,张宏达,叶桃红. 推进技术. 2014(08)
[9]大涡模拟研究钝体有旋流流场的拟序结构[J]. 张宏达,张济民,韩超,叶桃红. 航空学报. 2014(07)
[10]自由旋流冷态流场中涡旋破碎泡的大涡模拟[J]. 张济民,韩超,叶桃红. 中国科学技术大学学报. 2013(08)
硕士论文
[1]基于OpenFOAM的平壁射流气膜冷却的大涡模拟研究[D]. 孙兴.大连理工大学 2014
本文编号：3514997
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 旋流
1.2.1 旋流流动
1.2.2 单旋流
1.2.3 多旋流
1.2.4 旋流数
1.3 湍流流动
1.4 大涡模拟方法
1.4.1 大涡模拟湍流脉动过滤
1.4.2 大涡模拟亚格子尺度模型
1.5 研究内容
第二章 数值方法及模型
2.1 模型选择
2.1.1 Smagorinsky模型
2.1.2 动态Smagorinsky模型
2.1.3 WALE模型
2.1.4 动态动能亚格子模型
2.2 求解器选择
2.2.1 OpenFOAM求解器
2.3 OpenFOAM介绍
2.4 本章小结
第三章 变密度射流的大涡模拟计算
3.1 计算设置
3.2 统计值分析
3.2.1 沿射流轴线的分布
3.2.2 径向分布
3.3 相干结构
3.4 结论
第四章 双旋流湍流计算设置
4.1 边界条件
4.2 入口设置
4.3 结构介绍
4.4 网格划分
4.5 计算资源
第五章 双旋流湍流场分析
5.1 统计值分析
5.1.1 沿轴向同异向旋流分布曲线
5.1.2 沿径向同异向旋流分布曲线
5.2 流场分析
5.2.1 甲烷旋流流场分布
5.2.2 氮气旋流流场分布
5.3 相干结构
5.3.1 Q准则
5.3.2 涡度
5.3.3 进动涡核
5.4 回流区
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 未来工作计划
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]中心分级燃烧室冷态流场的大涡模拟[J]. 于雷,王成军,赵冬凯,刘爱虢. 沈阳航空航天大学学报. 2017(03)
[2]线性分层流中圆柱绕流数值模拟方法研究[J]. 丁勇,韩盼盼,段菲,马卫状. 哈尔滨工程大学学报. 2016(09)
[3]双旋流燃油燃烧火焰结构可视化试验研究[J]. 袁用文,葛冰,田寅申,臧述升. 热能动力工程. 2015(05)
[4]双旋流器不同旋向对燃油火焰特征影响的可视化研究[J]. 李腾辉,葛冰,袁用文,孙培锋,臧述升. 工程热物理学报. 2015(07)
[5]双旋流燃油燃烧器火焰特征研究[J]. 李腾辉,葛冰,袁用文,田寅申,臧述升. 燃烧科学与技术. 2015(03)
[6]低热值燃气双旋流燃烧器空气动力场数值模拟[J]. 韩秋业,李国俊,李明浩,刘传鹏,郁鸿凌. 能源工程. 2015(02)
[7]分层旋流燃烧器冷态流场的大涡模拟[J]. 张济民,张宏达,韩超,叶桃红. 航空动力学报. 2014(10)
[8]钝体绕流有旋流中回流区与进动涡核的大涡模拟[J]. 张济民,韩超,张宏达,叶桃红. 推进技术. 2014(08)
[9]大涡模拟研究钝体有旋流流场的拟序结构[J]. 张宏达,张济民,韩超,叶桃红. 航空学报. 2014(07)
[10]自由旋流冷态流场中涡旋破碎泡的大涡模拟[J]. 张济民,韩超,叶桃红. 中国科学技术大学学报. 2013(08)
硕士论文
[1]基于OpenFOAM的平壁射流气膜冷却的大涡模拟研究[D]. 孙兴.大连理工大学 2014
本文编号：3514997
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/3514997.html
