航空发动机燃烧室湍流两相燃烧模型发展现状.pdf

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1、第48卷第3期2016年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversitvofAerOnautics&AstronauticsV01．48No．3Jun．2016DOI：10．16356／j．1005—2615．2016．03．002航空发动机燃烧室湍流两相燃烧模型发展现状金捷刘邓欢(北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京，100191)摘要：随着计算机、计算机辅助制造等技术的发展，数值模拟逐渐成为航空发动机设计手段之一。航空发动机燃烧室内是复杂的两相湍流燃烧过程，为了准确模拟这一过程，

2、高精度两相湍流燃烧模型组成为航空发动机燃烧室设计师必要的工具。本文从两相湍流数值模拟角度出发，对概率密度函数输运方程模型、火焰面模型和二阶矩模型这3种常用的燃烧模型的发展现状进行简要综述。关键词：概率密度函数方法；火焰面模型；二阶矩模型；大涡模拟中图分类号：TKl61文献标志码：A文章编号：1005—2615(2016)03—0303—07RecentAdvancesinTurbulentTw0_PhaseCombustionModelsJinJie，LiuDenghuan(SchoolofEnergyandPow

3、erEngineering，BeihangUniversity，Beijing，100191，China)Abstract：Withthedevelopmentofcomputertechnologyandcomputeraideddesign，numericalsimula—tionhasgraduallybecomeoneOftheimportanttoolsinaero—enginedesign．Inordertosimulatethetwo—phaseturbulenceflowandcombustionp

4、rocessinaero—enginecombustor，high—accuracyturbulentcom—bustionmodelsarenecessaryinnumericalstudy．Thispaperreviewsthreekindsofcommoncombustionmodelsappliedintwo—phasereactionflowsimulationbriefly，includingprobabilitydensityfunctionmod—el，flameletmodelandsecondo

5、rdermomentmodel．Keywords：probabilitydensityfunctionmethod；flameletmodel；second—ordermomentmodel；largeed—dysimulation随着计算机及计算技术的发展，航空发动机性能指标的不断提高，研制周期缩短，现代航空发动机燃烧室的设计技术逐渐形成以计算机模拟、诊断技术研究为主线，通过数值分析、模型实验验证和燃烧室试验综合对燃烧室进行优化的新的设计方法。计算机模拟在航空发动机燃烧室的设计工作中，所占比重越来越大。采用数值计

6、算和试验手段相结合，不仅有助于改进试验方案，而且可以大幅度减少试验工作量，缩短研制周期、减少研制经费，是一种有效而又经济的设计手段。目前对两相湍流燃烧的数值模拟方法大致可以分为3类：(1)直接模拟(Directnumericalsim—ulation，DNS)，通过直接模拟的手段可以解出在所有时间尺度上的流动和反应的准确解，不需要任何收稿日期：2016—04—26；修订日期：2016—05—29作者简介：金捷，男，1968年3月生，博士，研究员，主要从事航空发动机主燃烧室、加力燃烧室和冲压发动机燃烧室设计和数值模拟

7、技术研究，获省部级科技成果奖3项，发表学术论文40余篇，申请和授权发明专利10项，现任北京航空航天大学航空发动机数值仿真中心总师。通信作者：金捷，E-mail：jinjie@buaa．edu．cn。引用格式：金捷，刘邓欢．航空发动机燃烧室湍流两相燃烧模型发展现状[J]．南京航空航天大学学报，2016，48(3)：303—309．JinJie，LiuDenghuan．Recentadvancesinturbulenttwo-phasecombustionmodels[J]．JournalofNanjingUniver

8、—sityofAeronautics＆Astronautics，2016，48(3)：303—309．第3期金捷，等：航空发动机燃烧室湍流两相燃烧模型发展现状305函数输运方程模型，对一个带双旋流器的燃气涡轮发动机燃烧室简化模型进行了大涡模拟计算。计算中采用IEM小尺度混合模型来封闭PDF模型中的小尺度输运项，亚网格模型选择动态Smagor—insky模型。