基于les液雾两相燃烧数值模拟的关键技术研究

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1、西南科技大学工程硕士专业学位论文基于LES液雾两相燃烧数值模拟的关键技术研究作者姓名蔡德琛所在学计算机科学与技术学院专业/领域_______计算机技术____学校导师刘志勤教授校外导师张勇研究员论立完成日期2015年3月20曰独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下（或我个人……）进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可以公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的学位论文在解密后应遵守此规定）SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchoftheKeyTechnologyforTwo-phaseCombustionNumericalSimulationofFogandLiquidBased

3、onLESGrade:2012Candidate:De-chenCaiAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ComputerTechnologySupervisor:Prof.Zhi-qinLiuApril15th,2015西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要液体燃料在目前能源供应方面占据很大一部分比例，许多现代燃烧装置基本都使用液体燃料，比如汽车，液体燃料火箭等。湍流模拟方法有多种，其中雷诺时均方法使用比较普遍，但求解精度有很大的不足，作为一种先进的模拟方法，大涡模拟（LES）近年来在国内关于内

4、燃机缸内流动方面已有初步探索，在高性能计算机工作站条件下，可以求解复杂湍流动，能够得到详细的流场信息。本文采用大涡方法对N-S方程过滤封闭处理，采用PIMPLE算法计算湍流动方程，并结合燃烧模型，湍流模型，大涡模型，雾化模型等开发设计基于开源计算平台OpenFOAM的燃油雾化燃烧求解系统。本文主要完成了以下工作：1）针对流体力学中燃烧室复杂湍流场问题，分析现有商业软件优缺点，提出在开源流体力学计算平台OpenFOAM下开展数值求解工作，结合燃烧模型建立数学方程，开发设计一种新的基于大涡模拟方法的求解器myLesFoam。2）针对瞬态问题求解思路，

5、对比分析SIMPLE算法和PISO算法的利弊，采用PIMPLE算法，在有限时间步长内使用较少的时间步获得了较好的收敛。3）在OpenFOAM平台下构造算例，分别用myLesFoam与RANS（雷诺时均）求解器进行了算例求解，求解结果表明大涡求解器能更好的完成液雾燃烧实验模拟。4）结合以往研究者的经验，进行了OpenFOAM平台下开展并行计算的可行性分析，并在工作站上实施了8核分布处理，通过网格分块操作划分计算区域，每个核启动进程计算处理，取得了较为满意的结果。5）最后，总结了新求解器性能，得出基于OpenFOAM平台研究燃烧流动数值模拟具有可扩展

6、性能良好、能解决特定问题以及并行计算效率高等特点。关键词：燃油雾化OpenFOAM求解器PIMPLE大涡模拟西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractLiquidfuelsoccupyalargeportionofmodernenergysupply;itsmajoradvantagesareconvenienceintransportandstoragecomparedtobothgaseousandsolidfuels.Manymoderncombustiondevicesuseliquidfuels,includingautom

7、otiveandaircraftengines,liquid-fueledrockets.Thereareavarietyofturbulencesimulationmethod,whichmethodusesatime-averagedReynolds,buttherearealotofaccuracyinsolvingtheshortage,asanadvancedsimulationmethod,largeeddysimulationinrecentyearsinthecountryonthecylinderinternalcombusti

8、onenginehasaninitialflowsexploreontheconditionsinthehigh-performance