TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型及其检验  

A composite TPDF-ASOM turbulence combustion model and its validation

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作  者:王方[1] 杨子峥 韩宇轩 金捷[1] WANG Fang;YANG Zizheng;HAN Yuxuan;JIN Jie(School of Energy and Power Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China)

机构地区:[1]北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191

出  处:《北京航空航天大学学报》2023年第12期3265-3282,共18页Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics

基  金:国家科技重大专项(2017-Ⅰ-0004-0005);国家自然科学基金(91741125)。

摘  要:先进航空发动机燃烧室设计要求对湍流火焰精确控制,现有模拟方法需提高精度和效率。输运概率密度函数(TPDF)湍流燃烧模型精度高,代数二阶矩(ASOM)湍流燃烧模型计算成本低,类比离散涡模拟思想,基于Da数将湍流燃烧场区分“高精度”和“低成本”2个区域,在输运方程框架下采用随机场TPDF(高精度)和ASOM(低成本)方法重构TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,以提高模拟的整体精度和效率。在大涡模拟(LES)-TPDF程序平台创建ASOM并进一步实现TPDF-ASOM复合湍流燃烧模型,用Flame D实验数据检验所建模型和方法。结果表明:所建模型的预测结果与实验值接近,而且能够兼顾精度和计算效率。Advanced aero-engine combustor designs require precise control of turbulent flames,and existing simulation methods need to improve accuracy and efficiency.The probability density function transport equation(TPDF)turbulent combustion model possesses high accuracy and the algebraic second-order moment(ASOM)turbulent combustion model low simulation cost.This study uses the Da number to categorize the turbulent combustion field into“high accuracy”and“low cost”categories,which is similar to the concept of detached eddy simulation(DES).To increase overall accuracy and simulation effectiveness,the TPDF-ASOM composite turbulent combustion model(TAM)was built using the random field TPDF(high accuracy)and ASOM(low simulation cost).This paper created the ASOM model on the large eddy simulation(LES)-TPDF program platform,and further realized the TPDF-ASOM composite turbulent combustion model,which is tested by the Flame D experimental data.The results show that the prediction results of the new model match the experimental values and reconcile the accuracy and simulation efficiency.

关 键 词:复合湍流燃烧模型 随机场输运概率密度函数-方程湍流燃烧模型 代数二阶矩湍流燃烧模型 Da数 Flame D 

分 类 号:V231.2[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]

 

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