导读:本文包含了化学反应湍流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,机理,火焰,数值,超声速,自适应。
化学反应湍流论文文献综述
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）
毕文剑[3]（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）
陈银,蒋勇,叶美娟,邱榕[4]（2015）在《基于化学反应动力学机理的中等尺寸甲烷湍流扩散火焰的数值模拟》一文中研究指出通过代码修改,在大涡模拟(LES)中嵌入气相化学反应速率、组分热力学性质和输运特性叁大机理文件,严格意义上实现甲烷燃烧的四步简化机理与火灾动力学模拟软件(FDS)的成功对接。燃烧模型采用针对多组分燃料的涡耗散概念(EDC)模型,模拟0.3m直径的甲烷湍流扩散火焰,并分别与基于无限快反应速率的总包单步和两步化学反应预测结果对比。分析预测结果可知:四步机理能够很好的适应FDS框架,其模拟结果具有可靠性,时均温度、速度和主要反应物的预测结果高度一致;机理导入后可以预测CO2、H2O以及中间产物CO和H2的浓度,更合理地描述了火灾中气相产物的产生与输运过程。不同反应机制下主产物CO2和H2O浓度对比结果理想,在高温反应区内存在一定的差异,在高温反应区外呈现出高度的一致性。(本文来源于《火灾科学》期刊2015年02期）
钟北京,姚通,郑东[5]（2015）在《基于湍流燃烧的化学反应动力学机理》一文中研究指出湍流燃烧非常复杂,其核心问题是燃烧化学与湍流的相互作用。湍流燃烧耦合了湍流流动和化学反应两个非常复杂的过程。因此,即使从数值模拟研究的角度考虑,对湍流燃烧过程中的化学反应机理也有特殊的要求。这些特殊的要求主要体现在:一是反应机理必须在较宽的温度、压力和当量比范围内正确描述湍流燃烧过程的主要特征,如燃料着火过程、火焰传播、燃料放热过程、污染物生成、以及火焰结构等;二是反应机理的规模不能太大,必需满足目前计算机和计算技术的发展水平。目前,燃烧反应机理随着燃料分子的增大有越来越复杂、规模越来越大的趋势。显然大规模的燃烧机理不适合于湍流燃烧的研究。因此,基于湍流燃烧的化学反应机理必须在考虑研究对象的特点及所关注的燃烧特性的前提下满足在较宽的温度、压力、当量比范围内有效和CFD的要求。为此,湍流与化学反应的耦合可以采用如图1所示的分级构建机理,然后进行简化的策略。机理构建、简化及其验证的具体实施措施如图2所示。(本文来源于《中国化学会第一届全国燃烧化学学术会议论文摘要集》期刊2015-05-22）
金捷,王方[6]（2015）在《航空发动机燃烧室两相湍流燃烧及其化学反应特点》一文中研究指出航空发动机中涉及燃烧化学反应的部件有主燃烧室和加力燃烧室,统称燃烧室。燃烧室中的工作燃料为航空煤油,形成液雾后在湍流混气中定压燃烧(布莱顿循环),即气液两相湍流燃烧。在航空发动机燃烧室中,除了高雷诺数湍流,还有旋流和回流。燃烧室内是受限空间高热容燃烧,对最高温度、燃烧室壁面温度、燃烧室出口温度分布等都有精确的要求。燃烧室数值模拟涉及湍流模型,航空煤油的化学反应机理及其简化模型,湍流和化学反应相互作用的模型,液雾初始雾化模型,气液两相相互作用模型,辐射模型等,非常复杂,而且尚无统一普适的模型组。考虑到设计周期,对计算时间也提出了严格的要求。英国的罗尔罗伊斯(Roll Royce)公司,美国普惠(P&W)公司,美国通用电气(GE)公司等都研发了自己的燃烧室性能模拟软件。Mongia等人基于商用软件二次开发也形成了燃烧室模拟软件。我国航空院所、科研单位也研发了一些用于燃烧室数值计算、性能预报的软件。从以往案例看,湍流模型、化学反应机理及其简化模型、湍流和化学反应相互作用的模型、液雾初始雾化模型、气液两相相互作用模型都对预报结果影响很大,特别是高精度的化学反应机理模型。软件需要兼顾计算速度和求解精度,已有的和新发展数值模型、模拟方法需要结合发动机工作特点进一步深入研究,进行适用性检验和修正。(本文来源于《中国化学会第一届全国燃烧化学学术会议论文摘要集》期刊2015-05-22）
杨越,游加平,孙明波[7]（2015）在《超声速燃烧数值模拟中的湍流与化学反应相互作用模型》一文中研究指出高精度数值模拟有助于理解超声速湍流燃烧中湍流与化学反应的相互作用,可为发动机燃烧室等工程应用设计提供可靠的预测模型。除直接数值模拟外,目前在湍流燃烧应用中使用的大涡模拟和雷诺平均Navier-Stokes模拟均需要借助模型模化发生在湍流小尺度上的流动与化学反应过程对湍流大尺度运动的影响。现有的湍流与化学反应相互作用模型大致可分为:火焰面类模型和概率密度函数类模型,2类模型在不同的应用中各自具有优势和局限性。此外,现有模型大都基于低马赫数燃烧,而超声速燃烧中通常会伴随快速混合、局部熄火和再着火以及激波等复杂过程,这为发展其中的湍流与化学反应相互作用模型提出了更多的挑战。(本文来源于《航空学报》期刊2015年01期）
金捷,王方[8]（2014）在《航空发动机两相湍流燃烧及其化学反应特点》一文中研究指出航空发动机结构上有主燃烧室和加力燃烧室,都是两相湍流燃烧问题。涉及流动、化学反应、两相、湍流化学反应相互作用。化学反应是非常重要的部分。本文将对航空发动机两相湍流燃烧及其化学反应特点做介绍。(本文来源于《中国化学会第29届学术年会摘要集——第41分会：燃料与燃烧化学》期刊2014-08-04）
金旭东,周月桂,顾广锦,许杨杨[9]（2014）在《MILD煤粉燃烧湍流与化学反应相互作用的数值分析》一文中研究指出采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分析了湍流与化学反应相互作用下MILD煤粉燃烧的微观特征。比较了涡耗散模型(EDM模型)和涡耗散概念模型(EDC模型)对MILD煤粉燃烧的影响,两者得到的速度场、温度场、烟气成分等结果与实验结果符合较好.在此基础上分析了MILD煤粉燃烧湍流和化学反应的微观特征尺度,发现采用EDC模型能更准确地反映MILD煤粉燃烧的微观特征,即山于强烈的烟气内部再循环导致的高湍流混合和烟气稀释后低氧浓度下的缓慢化学反应.(本文来源于《工程热物理学报》期刊2014年01期）
单繁立,朴英[10]（2013）在《湍流脉动对化学反应影响的数值研究》一文中研究指出为了研究湍流脉动对化学反应的影响,在对冲火焰中引入了时空发展的扰动,其中H2O2扰动模拟组分脉动,拉伸率扰动在燃料和氧化剂边界温度均匀的条件下模拟速度脉动,在非均匀条件下模拟温度脉动。正庚烷自点火的计算结果显示:H2O2扰动可以缩短点火延迟时间。通过RO2同素异形化以及C2H3氧化的反应路径通量分析,发现H2O2扰动不会改变反应路径间的极限竞争关系。均匀温度边界条件下的拉伸率扰动通过恶化热量和自由基的损失抑制中温机理,延长点火所需时间。非均匀温度边界条件下的拉伸率扰动能产生附加的温度扰动,点火延迟时间随扰动频率的变化关系复杂。通过RO2同素异形化的反应路径通量分析可知,该扰动能够改变反应路径间的极限竞争关系,也能逆转点火进程。由此可以推断,在工程应用中,若湍流脉动较强,点火可能会从单级转化为多级。(本文来源于《推进技术》期刊2013年10期）
化学反应湍流论文开题报告
（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。
化学反应湍流论文参考文献
[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].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
[4].陈银,蒋勇,叶美娟,邱榕.基于化学反应动力学机理的中等尺寸甲烷湍流扩散火焰的数值模拟[J].火灾科学.2015
[5].钟北京,姚通,郑东.基于湍流燃烧的化学反应动力学机理[C].中国化学会第一届全国燃烧化学学术会议论文摘要集.2015
[6].金捷,王方.航空发动机燃烧室两相湍流燃烧及其化学反应特点[C].中国化学会第一届全国燃烧化学学术会议论文摘要集.2015
[7].杨越,游加平,孙明波.超声速燃烧数值模拟中的湍流与化学反应相互作用模型[J].航空学报.2015
[8].金捷,王方.航空发动机两相湍流燃烧及其化学反应特点[C].中国化学会第29届学术年会摘要集——第41分会：燃料与燃烧化学.2014
[9].金旭东,周月桂,顾广锦,许杨杨.MILD煤粉燃烧湍流与化学反应相互作用的数值分析[J].工程热物理学报.2014
[10].单繁立,朴英.湍流脉动对化学反应影响的数值研究[J].推进技术.2013
论文知识图
