超声速支板燃烧室中氢气火焰的超大涡模拟

摘要：

采用超大涡模拟(VLES)方法对德国宇航中心(DLR)支板燃烧室中的超声速火焰进行了数值模拟,并使用基于守恒变量的爆炸模态分析方法(CCEMA)对火焰的稳定机理进行了分析.研究中采用了基于k-ω切应力输运(SST)模型的VLES湍流模型,以及基于Ingenito超声速燃烧模型(ISCM)和部分搅拌反应器(PaSR)模型的混合湍流燃烧模型.数值模拟方法预测的时间平均温度和流向速度分布与实验数据的吻合度较高.离散方法方面,提出了一种改进的低耗散激波捕捉格式,拥有更好激波分辨能力.相比原始格式,改进的格式进一步提高了燃烧室支板下游点火区内湍流/火焰结构的模拟保真度.火焰诊断结果表明:在着火点前,组分扩散、化学反应和激波压缩效应都对爆炸模态(CEM)起到正面促进作用.另外热爆炸效应相比自由基爆炸更为剧烈,说明了 DLR燃烧室内的火焰稳定模式为扩散和压缩效应协助点火模式.

关键词：超大涡模拟方法、超声速燃烧、激波捕捉格式、化学爆炸模态分析、高保真度数值模拟

所属期刊栏目：38

分类号：V411.3(基础理论及试验)

在线出版日期：2023-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2142-2152