导读:本文包含了湍流反应论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:湍流,化学反应,火焰,模型,数值,多相,机理。
湍流反应论文文献综述
刘再刚,孔文俊[1]（2019）在《湍流燃烧模拟中化学反应的加速算法研究进展》一文中研究指出为研究湍流燃烧数值模拟中化学反应机理计算的加速方法,讨论了动态自适应化学(Dynamic Adaptive Chemistry,DAC)方法和Krylov子空间近似的指数格式的应用情况。在湍流火焰大涡模拟中,使用DAC简化可以加速化学反应计算。然而,在并行燃烧数值模拟中,处理器核心的负载极度不平衡,加速效果有限。而Krylov子空间近似的指数格式的加速效果可以作用于每个处理器核心,更有利于整体计算效率的提高。在同等精度下,相比于隐式格式耦合DAC和MTS加速方法,Krylov子空间近似的指数积分格式对化学反应计算的加速效果更为显着。(本文来源于《实验流体力学》期刊2019年04期）
刘再刚[2]（2019）在《面向湍流燃烧大涡模拟的详细化学反应机理加速算法研究》一文中研究指出采用详细化学反应机理是提高湍流燃烧大涡模拟(LES)精度的重要途径,但这将使燃烧化学反应常微分方程组(ODE)的求解耗时增大。一方面是因为详细化学反应机理中组分和基元反应数量庞大,导致需要求解的化学反应ODE的数量多;另一方面是因为化学反应ODE刚性很大,需要使用刚性ODE求解方法。因此,本文针对以上两方面困难,探究用于湍流燃烧LES的详细化学反应机理的加速算法。研究加速算法,有利于实现高精度和高时效性的湍流燃烧数值模拟,从而指导高效率、低污染工业燃烧器设计。针对详细化学反应机理规模较大的问题,可以通过使用化学反应机理简化的方法来降低机理中组分和基元反应数量。本文将自相关动态自适应化学(CoDAC)简化算法耦合到本课题组的燃烧数值模拟程序,并应用于一维层流预混火焰的数值模拟和湍流射流火焰(Sandia Flame-D)的LES。对比了使用和不使用CoDAC简化得到的计算结果的准确性和计算加速性,并分析了CoDAC在湍流燃烧场中的特性。一维层流预混火焰的研究结果表明,使用CoDAC简化可以准确模拟氢气和合成气复杂的的反应极限变化特性,其计算准确性和计算速度与简化阈值相关,计算误差随简化阈值的增大而增大,计算时间随简化阈值的增大而减小。湍流射流火焰的LES结果表明CoDAC可以准确模拟湍流非预混湍流火焰的速度、温度分布特性以及重要自由基和中间组分的变化。CoDAC简化的加速效果与当地燃烧特性有关。在LES中使用CoDAC可以使化学反应ODE计算时间总体下降29%,这与带配对混合的部分搅拌反应器(PaSR)模型预测的时间减少量基本相同(28%),但明显小于CoDAC在自着火问题中的减少量(71%),这主要是由于在并行LES中,化学反应的计算负载不均衡,且CoDAC在火焰反应区加速效果下降的原因导致的。具体地说,CoDAC在燃烧化学反应不活跃的地方加速效果好,而在反应活跃的地方加速效果差,导致不同处理器核心负载不均匀程度加剧,浪费计算资源。提高刚性ODE的求解速度可以全面加速燃烧数值模拟中化学反应问题的计算。本文基于指数积分格式和Krylov子空间近似方法发展了适用于燃烧数值模拟的EIKS(Exponential Integrator in Krylov Subspace)方法,并将其应用于自着火数值模拟,对比了EIKS和燃烧数值模拟中广泛使用的使用向后差分格式的刚性ODE求解器DVODE的准确性和加速性。结果表明EIKS相比于DVODE有显着的加速效果,当耦合多时间尺度法和CoDAC算法时,加速因子可达7.26,具有很好的应用前景。但EIKS的准确性受舍入误差影响较大。因此,本文针对EIKS的舍入误差控制进行了改进,引入Schur分解,发展了EISKA(Exponential Integrator with Schur-Krylov Approximation)方法。将EISKA应用于带配对混合的PaSR模型数值模拟和湍流射流火焰(Sandia Flame-D)的LES,验证了其相比于DVODE的准确性和加速性,并分析了EISKA在湍流燃烧场中不同区域的加速效果。结果表明EISKA方法相比于DVODE在可以在同等精度下实现化学反应计算加速。在带配对混合的PaSR模型问题中,对于改进的Li机理、GRI-Mech 3.0机理和USC Mech Ⅱ机理,在保证相同精度的情况下,EISKA的加速因子最高分别可达1.99、2.61和2.19。在Sandia Flame-D的LES中EISKA方法相比于DVODE化学反应ODE的加速因子为2.35,并降低了并行计算中各个处理器核心之间负载的差别。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)》期刊2019-06-01）
桑磊,樊建江,李平,范辉,冉晓文[3]（2018）在《粉煤气化炉内多相湍流反应的数值模拟与优化》一文中研究指出为获得GSP粉煤加压气化炉内多相反应流场的详细信息及工艺参数对气化过程的影响,利用Ansys_Fluent软件对其进行叁维数值模拟。采用涡耗散概念(EDC)模型耦合湍流-化学反应过程,Lagrangian坐标系下随机轨道模型追踪粉煤颗粒运动,P1模型模拟辐射传热过程。结果表明,气化剂以旋流数S为1.20入射时,气化炉内速度流场分为外回流区、旋转射流区、内回流区和管流区,粉煤作为离散相主要分布在外回流区、旋射流区、管流区及壁面处,煤灰颗粒具备形成灰渣层及渣层流动条件;当操作压力为3.8~4.4 MPa时,对合成气中CO和H_2摩尔分数影响不大,但轴向速度减小,碳转化率增大;煤/氧质量比m(C)/m(O)由1.2增至1.5,碳转化率从约98.7%降至86.3%,当m(C)/m(O)=1.3时,CO和H_2总摩尔分数达到91.3%。(本文来源于《石油学报(石油加工)》期刊2018年04期）
蓝越新竹[4]（2018）在《湍流NO反应时间模型研究》一文中研究指出近年来由于公众对环保问题的关注,污染物排放的控制越来越严格。因此湍流燃烧氮氧化物排放的模拟一直是热点问题。氮氧化物是燃烧主要污染物之一,对环境的危害极大。发展能准确预测NO排放的湍流NO反应模型显得尤为重要。论文一方面开发了新的湍流NO反应时间模型,采用多组火焰验证了模型的计算精度,另一方面在实施方法上进行创新,采用NO反应速率总表的方法大幅提高计算速度。研究发现湍流NO反应时间模型中的模型参数C值不是一个常数,而是随燃料类型发生变化。理论分析表明混合快、燃烧快的燃料C值小。论文详细探究了模型参数C与燃料的混合特性即质量扩散系数D,燃料的燃烧特性即火焰速度S的关系,给出了 C与D和S的关系式,从而封闭了湍流NO反应时间模型。采用不同燃料,不同喷口速度,不同喷口直径的多组湍流非预混射流火焰进行了湍流NO反应时间模型的精度验证。模拟的NO浓度场与测量的NO浓度场吻合良好,证实了模型的模拟精度。在模型实施方面,采用类似PPDF小火焰的查表模式能够大幅提高计算效率。论文详细研究了湍流NO反应速率与混合分数、混合分数方差、火焰温度差的关系。在此基础上,研究了数据表建立方法以及混合分数及方差分段数目对计算精度的影响。在CFD计算过程中,根据当地网格的温度、混合分数、混合分数方差能够快速在数据表中检索并输出对应的NO反应速率。采用这种方法NO反应速率的计算速度较传统积分法能够提高两个数量级。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-05-01）
毕文剑[5]（2017）在《考虑详细化学反应机理的动态二阶矩湍流燃烧模型研究》一文中研究指出燃烧是现代社会获取能量的主要方式,燃烧在工程应用中十分广泛,如内燃机,燃气轮机,电站锅炉等。当前越来越多的学者使用大涡模拟来研究湍流燃烧问题。研究表明,在实际的燃烧器中,有可能同时存在着多种模式的燃烧,同时在传统的预混火焰和扩散火焰中都存在预混和非预混燃烧。目前大部分燃烧模型都不能对此火焰进行很好地预测和计算。针对此问题,课题组前期提出并发展了动态二阶矩湍流燃烧模型。为了进一步完善该模型,本文在单步动态二阶矩湍流燃烧模型的基础上发展了应用详细化学反应机理的动态二阶矩模型,并将其应用于更复杂的预混火焰和多种燃烧模式共存的非预混火焰中,验证了新模型对预混火焰和多种燃烧模式共存非预混火焰的适用性,研究了火焰结构及火焰与湍流的相互作用,加深了对湍流燃烧的理解。第一部分对适用于详细化学反应机理的动态二阶矩湍流燃烧模型进行了数学理论推导。针对不同组分个数的基元反应,对应用详细化学反应机理动态二阶矩模型的未封闭"二阶项"输运方程进行了推导,类比雷诺应力模型对输运方程进行了简化,采用了亚网格动态格式计算未封闭项的系数,完善了动态二阶矩模型,为考虑详细化学反应的动态二阶矩模型的大涡模拟程序编写打下了理论基础。第二部分研究了考虑详细化学反应机理的动态二阶矩湍流燃烧模型对预混火焰预测的准确性和适用性。考虑甲烷的多步反应机理,将动态二阶矩湍流燃烧模型应用于甲烷贫燃预混值班火焰中,对不同入口速度的预混火焰的速度场、温度场和组分场与实验结果进行对比分析。通过对比发现,应用动态二阶矩湍流燃烧模型计算结果与实验值吻合得较好,且能很准确地捕捉火焰的结构,说明了动态二阶矩湍流燃烧模型对预混火焰能进行比较准确地预测。第叁部分研究了考虑详细化学反应的动态二阶矩湍流燃烧模型对多种燃烧模式共存火焰预测的准确性和适用性,分析其火焰的结构特征。考虑甲烷的多步反应机理,将动态二阶矩湍流燃烧模型应用于非均匀入口的悉尼甲烷值班火焰中,通过与实验数据进行对比,检验动态二阶矩湍流燃烧模型对多种燃烧模式共存燃烧火焰的适用性,分析非均匀入口条件下火焰的结构。结果表明,火焰在x/D=1和x/D=5的位置温度梯度较大处和混合分数梯度较大处不在同一位置,这与均匀燃烧火焰的温度和混合分数梯度较大处均在主射流边界的反应剪切层不同;在x/D=15下游火焰存在局部熄火,在动态二阶矩湍流燃烧模型中也能预测局部熄火现象;随着入口速度增大,火焰局部熄火发生的概率增大。(本文来源于《浙江大学》期刊2017-01-01）
熊模友,乐嘉陵,黄渊,宋文艳,杨顺华[6]（2016）在《采用火焰面/反应进度变量方法模拟湍流燃烧》一文中研究指出在自主开发的软件平台上添加了火焰面/反应进度变量方法,选取了两种反应进度变量分别对甲烷/空气的同轴射流燃烧室进行了数值模拟.将计算结果与稳态火焰面模型、文献参考值以及实验值进行了对比研究,结果表明:采用火焰面/反应进度变量方法能捕捉到稳态火焰面模型所不能预测到的火焰抬举等非稳态现象,得到的结果与文献参考值以及实验值出入很小,能准确反应真实的燃烧过程;另外不同反应进度变量的定义对计算结果有较大的影响,采用火焰面/反应进度变量方法对主要中间产物一氧化碳的预测比文献参考值更好,更接近于实验值.(本文来源于《航空动力学报》期刊2016年11期）
刘臻,管清亮,张建胜,刘兵,李文华[7]（2016）在《煤气化数值模拟中湍流气相反应模型的比较研究》一文中研究指出为获得煤气化炉数值模拟研究中常用湍流气相反应模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析比较了3种湍流气相反应模型计算的温度场、浓度场和碳转化率分布,并与实验数据进行比较。结果表明:湍流气相反应模型对气化炉火焰区温度场和浓度场计算影响较大,但是对气化炉后部影响较小;EDM模型对合成气组分的浓度分布预测误差较大;基于单混合分数的PDF模型对喷嘴出口附近的温度场和浓度场的预测结果不合理,但是对气化炉出口参数的预测较为准确;EDC模型预测结果良好,但是会高估火焰温度,进一步考虑基元反应和详细化学反应机理可以改善EDC模型对火焰温度的预测。(本文来源于《煤炭学报》期刊2016年10期）
王辅臣,李伟锋[8]（2016）在《湍流多相混合与气化反应耦合机理、过程强化及火焰结构特征研究》一文中研究指出经过该年度的实施,已完成了研究任务,上述预期目标均已实现,主要完成情况如下:(1)调试、升级了PIV测试平台,配置了平面激光诱导荧光(PLIF)系统,新购置了Photron Fastcam SA2高分辨率高速相机。(2)研究了激励作用下轴对称撞击流和平面撞击流的流场形态及撞击面振荡规律,获得了激励频率、振幅和喷嘴出口湍流强度对撞击面振荡的影响规律,研究结果为湍流撞击流的混合机理和强化手段研究提供了参考。(3)利用光场相机与高温内窥镜相结合,结合数字图像处理技术,对不同工况下的柴油撞击火焰高度及脉动频率进行研究,建立了多喷嘴对置式气化炉内火焰叁维温度场,获得了气化火焰撞击高度,为大型气化炉的安全稳定运行提供了理论指导。(4)运用优化的PTV算法,获得了复杂对置撞击射流中颗粒运动行为的定量测量。利用国家超算中心平台,实现了气固两相对撞流的大规模直接数值模拟。基于热力学第二定律分析了撞击流的不同流态。(5)采用附加边界应力的格子Boltzmann方法(LB-EBF),进一步研究了不同颗粒数目、颗粒流体密度比及颗粒容积率下的惯性颗粒群沉降的运动规律,发展了两类叁维不可压缩多松弛格子Boltzmann模型,并实现了单相撞击流以及运动颗粒两相流动格子Boltzmann模拟的GPU并行化。(本文来源于《科技资讯》期刊2016年04期）
李铁军[9]（2016）在《十年深耕，煤气化技术新突破》一文中研究指出“防治雾霾，煤的清洁利用是关键”，“煤炭清洁利用了其实可以比天然气更环保”，在刚刚过去的两会期间，众多代表和相关政府部门领导纷纷聚焦煤炭清洁利用发出了共同的声音。其实，通过气化对煤进行清洁化利用，让煤成为像石油一样重要的化工原料，这个科研领域在(本文来源于《解放日报》期刊2016-04-19）
张建伟,程龙,冯颖,刘思源[10]（2015）在《水平叁向撞击流反应(混合)器内湍流数值模拟研究》一文中研究指出采用CFD软件FLUENT,对新型的水平叁向撞击流反应(混合)器内部流场进行数值模拟研究.以4种工况作为研究对象,将模拟结果与PDA实验测试结果进行比较,具有良好的一致性.结果表明:水平叁向撞击流的水平中心面湍流强度分布呈"单峰"分布,峰值位置即为湍流最为剧烈位置,即撞击中心处.水平叁向撞击流反应器中,撞击中心区湍动能分布形状呈"正叁角型"分布,叁角形内部呈"靶式"分布,形状较为规则.湍流耗散率分布与湍动能在反应器内的分布规律非常相似,湍流动能分布较大的区域,湍流耗散率分布亦较大,反之亦然.(本文来源于《沈阳化工大学学报》期刊2015年03期）
湍流反应论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
采用详细化学反应机理是提高湍流燃烧大涡模拟(LES)精度的重要途径,但这将使燃烧化学反应常微分方程组(ODE)的求解耗时增大。一方面是因为详细化学反应机理中组分和基元反应数量庞大,导致需要求解的化学反应ODE的数量多;另一方面是因为化学反应ODE刚性很大,需要使用刚性ODE求解方法。因此,本文针对以上两方面困难,探究用于湍流燃烧LES的详细化学反应机理的加速算法。研究加速算法,有利于实现高精度和高时效性的湍流燃烧数值模拟,从而指导高效率、低污染工业燃烧器设计。针对详细化学反应机理规模较大的问题,可以通过使用化学反应机理简化的方法来降低机理中组分和基元反应数量。本文将自相关动态自适应化学(CoDAC)简化算法耦合到本课题组的燃烧数值模拟程序,并应用于一维层流预混火焰的数值模拟和湍流射流火焰(Sandia Flame-D)的LES。对比了使用和不使用CoDAC简化得到的计算结果的准确性和计算加速性,并分析了CoDAC在湍流燃烧场中的特性。一维层流预混火焰的研究结果表明,使用CoDAC简化可以准确模拟氢气和合成气复杂的的反应极限变化特性,其计算准确性和计算速度与简化阈值相关,计算误差随简化阈值的增大而增大,计算时间随简化阈值的增大而减小。湍流射流火焰的LES结果表明CoDAC可以准确模拟湍流非预混湍流火焰的速度、温度分布特性以及重要自由基和中间组分的变化。CoDAC简化的加速效果与当地燃烧特性有关。在LES中使用CoDAC可以使化学反应ODE计算时间总体下降29%,这与带配对混合的部分搅拌反应器(PaSR)模型预测的时间减少量基本相同(28%),但明显小于CoDAC在自着火问题中的减少量(71%),这主要是由于在并行LES中,化学反应的计算负载不均衡,且CoDAC在火焰反应区加速效果下降的原因导致的。具体地说,CoDAC在燃烧化学反应不活跃的地方加速效果好,而在反应活跃的地方加速效果差,导致不同处理器核心负载不均匀程度加剧,浪费计算资源。提高刚性ODE的求解速度可以全面加速燃烧数值模拟中化学反应问题的计算。本文基于指数积分格式和Krylov子空间近似方法发展了适用于燃烧数值模拟的EIKS(Exponential Integrator in Krylov Subspace)方法,并将其应用于自着火数值模拟,对比了EIKS和燃烧数值模拟中广泛使用的使用向后差分格式的刚性ODE求解器DVODE的准确性和加速性。结果表明EIKS相比于DVODE有显着的加速效果,当耦合多时间尺度法和CoDAC算法时,加速因子可达7.26,具有很好的应用前景。但EIKS的准确性受舍入误差影响较大。因此,本文针对EIKS的舍入误差控制进行了改进,引入Schur分解,发展了EISKA(Exponential Integrator with Schur-Krylov Approximation)方法。将EISKA应用于带配对混合的PaSR模型数值模拟和湍流射流火焰(Sandia Flame-D)的LES,验证了其相比于DVODE的准确性和加速性,并分析了EISKA在湍流燃烧场中不同区域的加速效果。结果表明EISKA方法相比于DVODE在可以在同等精度下实现化学反应计算加速。在带配对混合的PaSR模型问题中,对于改进的Li机理、GRI-Mech 3.0机理和USC Mech Ⅱ机理,在保证相同精度的情况下,EISKA的加速因子最高分别可达1.99、2.61和2.19。在Sandia Flame-D的LES中EISKA方法相比于DVODE化学反应ODE的加速因子为2.35,并降低了并行计算中各个处理器核心之间负载的差别。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
湍流反应论文参考文献
[1].刘再刚,孔文俊.湍流燃烧模拟中化学反应的加速算法研究进展[J].实验流体力学.2019
[2].刘再刚.面向湍流燃烧大涡模拟的详细化学反应机理加速算法研究[D].中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所).2019
[3].桑磊,樊建江,李平,范辉,冉晓文.粉煤气化炉内多相湍流反应的数值模拟与优化[J].石油学报(石油加工).2018
[4].蓝越新竹.湍流NO反应时间模型研究[D].厦门大学.2018
[5].毕文剑.考虑详细化学反应机理的动态二阶矩湍流燃烧模型研究[D].浙江大学.2017
[6].熊模友,乐嘉陵,黄渊,宋文艳,杨顺华.采用火焰面/反应进度变量方法模拟湍流燃烧[J].航空动力学报.2016
[7].刘臻,管清亮,张建胜,刘兵,李文华.煤气化数值模拟中湍流气相反应模型的比较研究[J].煤炭学报.2016
[8].王辅臣,李伟锋.湍流多相混合与气化反应耦合机理、过程强化及火焰结构特征研究[J].科技资讯.2016
[9].李铁军.十年深耕，煤气化技术新突破[N].解放日报.2016
[10].张建伟,程龙,冯颖,刘思源.水平叁向撞击流反应(混合)器内湍流数值模拟研究[J].沈阳化工大学学报.2015
论文知识图
