Code_Saturne平台代数二阶矩模型研发及非预混火焰测试.pdf
航空发动机燃烧室几何结构复杂,高几何保真的燃烧仿真是数值模拟研究的重点之一.在多湍流燃烧的模拟软件中,Code_Saturne为开源程序,采用非结构网格,易于实现真实几何结构燃烧室的数值模拟,是未来研究的重点程序之一.其框架结构清晰完整,利于研究者根据自身需求添加特定的物理模型.然而,当前基于Code_Saturne程序的应用与开发较少,为进一步开发Code_Saturne,首先对其4.0.2版本进行详细解读,包括程序的总体框架、湍流燃烧的相关模块及功能,后在此基础上,构建了代数二阶矩(ASOM)湍流燃烧模型.采用非预混射流火焰SandiaFlameD算例测试重构后的程序,同时模拟了清华的模型旋流燃烧室算例,两者均基于κ-ε湍流模型、甲烷燃烧的单步化学反应机理,并将模拟结果与实验数据进行比较分析.结果表明单步机理的ASOM模型可正确预测非预混射流、旋流火焰的燃烧过程及理论燃烧温度.尽管单步甲烷机理强化了燃烧剧烈区的化学反应,造成FlameD射流火焰中部的高温区较实际过宽、温度过高,旋流燃烧室流向中部位置温度偏高,但从整体流场看可得到稳定的、符合物理情况的结果,并与实验值对比良好,从而验证了基于Code_Saturne平台的代数二阶矩模型的准确性,在以后的研究中结合多步燃烧反应机理以细化燃烧过程、大涡模拟以捕捉流动细节,将会成为湍流燃烧发展的有力工具,具有良好的发展前景.
作者：沈硕 金捷 方存 韩宇轩 王方
作者单位：北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心,北京100191北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心,北京100191;北京航空航天大学江西研究院,南昌330096;北航成都航空动力创新研究院,成都611936
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：TK2TK1
关键词：航空发动机 湍流燃烧 非预混火焰 代数二阶矩模型
在线出版日期：2021年12月28日
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