Z-Yc二維火焰面模型的研究.pdf

1、火焰面模型通過對流動和化學(xué)反應(yīng)進行解耦，可以大大減少數(shù)值模擬的計算量，因此，在燃燒計算中得到了廣泛應(yīng)用。以一維層流擴散和預(yù)混火焰為原型發(fā)展的火焰面模型，可以較好地模擬擴散火焰和預(yù)混火焰。但對于部分預(yù)混火焰，已有的模型存在不足，如一維穩(wěn)態(tài)擴散火焰面模型SLF不能夠模擬部分預(yù)混的傳播特征，而基于一維預(yù)混火焰發(fā)展FPI和FGM模型，不能較好的反映等混合物分?jǐn)?shù)面之間的擴散。從化學(xué)反應(yīng)流基本方程出發(fā)，可以得到多維相空間的火焰面方程，得到基于求解火

2、焰面方程的多維火焰面模型。根據(jù)具體的燃燒火焰，可以選擇適當(dāng)?shù)南嗫臻g坐標(biāo)，發(fā)展相應(yīng)的模型，如選擇混合物分?jǐn)?shù)Z和反應(yīng)進度變量Yc作為相空間坐標(biāo)，可以得到Z-Yc二維火焰面模型，該模型可以較好地處理擴散和預(yù)混兩個不同的火焰特征，能夠更好地用于部分預(yù)混火焰的數(shù)值模擬。
　　 本文對多維火焰面模型方程進行了仔細(xì)分析，發(fā)展相應(yīng)的數(shù)值求解方法。首先對Z-Yc二維火焰面方程進行坐標(biāo)變換，使求解區(qū)域在計算平面內(nèi)變?yōu)橐?guī)則的方形區(qū)域;通過采用Stra

3、ng分裂算法處理方程中擴散和化學(xué)反應(yīng)的耦合，同時采用化學(xué)反應(yīng)剛性求解方法，構(gòu)造二維火焰面模型方程的數(shù)值求解方法;對方程的邊界條件、網(wǎng)格無關(guān)性、離散格式以及積分時間步長等進行了分析。
　　 基于Z-Yc二維火焰面模型，研究了混合物分?jǐn)?shù)標(biāo)量耗散率、反應(yīng)進度標(biāo)量耗散率等對部分預(yù)混火焰結(jié)構(gòu)的影響。模擬結(jié)果表明混合物分?jǐn)?shù)標(biāo)量耗散率對火焰結(jié)構(gòu)有較大的影響，而反應(yīng)進度標(biāo)量耗散率只是對當(dāng)量混合附近的結(jié)果有明顯的影響;二維火焰面模型方程的解給出的