【摘 要】
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在统观框架内,如何考虑湍流和化学反应动力学之间的相互作用,是湍流燃烧模拟的关键和尚待解决的问题.为此,该文提出了一种湍流燃烧的简化的PDF(概率密度函数)模型.在该模型中
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在统观框架内,如何考虑湍流和化学反应动力学之间的相互作用,是湍流燃烧模拟的关键和尚待解决的问题.为此,该文提出了一种湍流燃烧的简化的PDF(概率密度函数)模型.在该模型中,假定二元反应的反应物浓度具有二维高斯分布的形状,温度具有一维高斯分布的形状,并用反应物浓度的方差以及协方差以及温度的方差来确定其中所有待定参数.考虑到反应物浓度只能在0和1之间取值,温度只能在环境温度和绝热火焰温度之间取值,固此二无反应的温度满足一维截尾高斯分布,反应物浓度满足的是一个截尾二维高斯分布.进一步确定了截尾高斯分布的均值、方差和协方差与所有反应物浓度和温度的输运二阶矩之间的关系.为降低计算量,使提出的简化的PDF模型具有可实现性,对概率密度函数的连续形式进行了离散化,从而,把封闭时均化学反应速率的积分运算转变成加和运算.该模型能方便地考虑湍流与化学反应动力学之间的相互作用,并能用于复杂的工程实际情况中. 利用简化的PDF模型对Sandia国家重点实验室的湍流燃烧工况进行了数值模拟.采用简化的PDF模型的预报的温度.反应物浓度、产物浓度的分布与实验符合,同时该模型计算量比较小,适合于在工程中应用.
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