本文關(guān)鍵詞：擴(kuò)散火焰中湍流輻射交互作用的數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 湍流輻射交互作用 k-ε-g模型 假定形狀概率密度函數(shù)模型

【摘要】：對(duì)于湍流反應(yīng)流中的輻射換熱,傳統(tǒng)的模擬方法基于平均溫度場(chǎng)和平均組分濃度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。大量的實(shí)驗(yàn)和模擬研究表明,傳統(tǒng)方法并不能對(duì)反應(yīng)流的輻射傳輸進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。近二三十年來(lái),許多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者對(duì)湍流輻射計(jì)算模型展開(kāi)研究,表明湍流與輻射是相關(guān)的,即存在湍流輻射交互作用(turbulence-radiation interaction,TRI)。因此,選擇合適的模型對(duì)湍流輻射交互作用進(jìn)行模擬是非常有必要的。本文采用自定義標(biāo)量法模擬湍流輻射交互作用。首先通過(guò)求解輸運(yùn)方程得到計(jì)算區(qū)域溫度的脈動(dòng)均方值,構(gòu)建雷諾時(shí)均湍流輻射關(guān)聯(lián)項(xiàng);然后運(yùn)用FLUENT軟件的UDF功能對(duì)離散坐標(biāo)模型的輻射傳輸方程進(jìn)行重新構(gòu)建,完成湍流輻射交互作用的模擬。將該方法的計(jì)算結(jié)果與不考慮TRI的輻射計(jì)算模型進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在考慮TRI的情況下,計(jì)算得到的時(shí)均溫度低于傳統(tǒng)輻射計(jì)算模型得到的時(shí)均溫度,而計(jì)算得到的生成物時(shí)均質(zhì)量分?jǐn)?shù)與傳統(tǒng)輻射計(jì)算模型得到的時(shí)均質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在差異。此外,本文對(duì)兩者計(jì)算得到的時(shí)均輻射源項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明考慮TRI情況的時(shí)均輻射源項(xiàng)高于傳統(tǒng)輻射計(jì)算方法,這是由于傳統(tǒng)輻射計(jì)算方法忽略了溫度的脈動(dòng)所導(dǎo)致的。本文還運(yùn)用假定形狀概率密度模型對(duì)湍流輻射交互作用進(jìn)行了模擬。假定瞬時(shí)溫度和瞬時(shí)組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的脈動(dòng)服從高斯分布,并根據(jù)k-ε-g燃燒模型得到的平均混合分?jǐn)?shù)和混合分?jǐn)?shù)的脈動(dòng)均方值,以及混合分?jǐn)?shù)與溫度、組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的線性關(guān)系,構(gòu)建溫度、組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概率密度函數(shù)。基于以上參數(shù)構(gòu)建時(shí)均輻射源項(xiàng)和時(shí)均吸收系數(shù),并利用UDF功能修改輻射傳輸方程中的時(shí)均輻射源項(xiàng)和時(shí)均吸收系數(shù)。研究表明,計(jì)算得到的主燃區(qū)時(shí)均溫度高于傳統(tǒng)輻射計(jì)算模型,而且計(jì)算得到的輻射源項(xiàng)高于傳統(tǒng)輻射計(jì)算方法。
【關(guān)鍵詞】：湍流輻射交互作用 k-ε-g模型 假定形狀概率密度函數(shù)模型
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 TRI數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 輻射傳輸方程16-17
• 2.3 湍流火焰輻射物性參數(shù)17-20
• 2.3.1 普朗克平均吸收系數(shù)模型17-19
• 2.3.2 灰體加權(quán)模型（WSGG）19-20
• 2.4 k-ε-g燃燒模型和概率密度函數(shù)模型20-23
• 2.4.1 湍流擴(kuò)散火焰的k-ε-g模型介紹21-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 自定義標(biāo)量法模擬湍流輻射交互作用24-39
• 3.1 引言24
• 3.2 湍流輻射脈動(dòng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)24-26
• 3.3 燃燒器結(jié)構(gòu)及控制方程26-29
• 3.3.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證28-29
• 3.3.2 湍流輻射脈動(dòng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)的構(gòu)建29
• 3.4 甲烷/空氣射流擴(kuò)散火焰的模擬29-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第4章 假定形狀概率密度函數(shù)法模擬湍流輻射交互作用39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 混合分?jǐn)?shù)與時(shí)均標(biāo)量的關(guān)系39-41
• 4.3 時(shí)均吸收系數(shù)和時(shí)均輻射源項(xiàng)的構(gòu)建41-43
• 4.3.1 混合分?jǐn)?shù)的假定形狀概率密度函數(shù)41-42
• 4.3.2 時(shí)均吸收系數(shù)的構(gòu)建42
• 4.3.3 時(shí)均輻射源項(xiàng)的構(gòu)建42-43
• 4.4 氫氣/空氣射流擴(kuò)散火焰的模擬43-51
• 4.4.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證44-45
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果45-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60-62
• 致謝62

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本文編號(hào)：617831