湍流强旋流预混火焰大涡模拟研究

工程热物理学报 , 2015, 36(4): 895-900.

湍流强旋流预混火焰大涡模拟研究

杨帆 ^1, , 林博颖 ^2, , 隋春杰 ^3, , 孔文俊 ^4,

1.中国科学院轻型动力重点实验室,中国科学院工程热物理研究所,北京 100190

2.北京卫星环境工程研究所,北京,100094

3.中国科学院轻型动力重点实验室,中国科学院工程热物理研究所,北京 100190;中国科学院大学,北京100039

4.中国科学院轻型动力重点实验室,中国科学院工程热物理研究所,北京 100190

基金项目: No.91441131) 国家自然科学基金项目(No.91441119

关键词：强旋流 , LES , 贫燃预混

Large Eddy Simulation of Turbulent Strongly Swirling Premixed Flame

Keywords： strongly swirling flow , LES , lean premixed flame

本文采用合成涡方法生成湍流进口条件,对非受限强旋流甲烷/空气贫燃预混火焰进行了大涡模拟研究.模拟结果和实验以及DNS数据符合良好.基于此模拟方法,本文对甲烷火焰掺混氢气和水蒸气,进行了比较研究.研究发现,掺混氢气提高了火焰抗拉伸灭火能力,火焰在外剪切层强湍流作用下形成较厚火焰刷.掺混水蒸气,火焰降温明显,流场轴向速度加速较小,形成较大的当地旋流数.因而,相比于掺混氢气,其回流区更强、更宽.相比于掺混水蒸气,流场轴向速度加速较大的掺氢火焰,其轴向脉动在更强的Kelvin-Helmholtz不稳定性作用下,下游剪切层双峰结构得到了保持并增强.

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