燃烧过程辐射换热离散坐标模型的应用

《燃烧过程辐射换热离散坐标模型的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第21卷第2期2006年4月航空动力学报JournalofAerospacePowerV01．21No．2Apr．2006文章编号：1000一8055(2006)02一0320—06燃烧过程辐射换热离散坐标模型的应用李志强(北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力重点实验室，北京100083)摘要：对离散坐标(D0)辐射传热模型分别在长方体空间和旋流燃烧室内进行了验证与应用。长方体空间的计算结果表明：D0模型的纯辐射传热预报结果比六热流(SHF)模型准确，与计算精确的区域法的计算结果吻合较好，而S

2、HF模型的预报结果却有较大的误差。对于旋流燃烧室内温度场的模拟预报也表明，Do模型的计算结果和实验值相吻合，明显高于用SHF模型计算所得的温度值。另外，D0模型在计算时间和边界处理等方面比区域法优越；在收敛速度和计算准确度等方面也比工程常用的六通量模型优越。关键词：航空、航天推进系统；湍流燃烧；数值模拟；辐射换热；离散坐标模型中图分类号：TK224．11文献标识码：AApplicationofDiscrete—ordinatesMOdeltOtheStudyofRadiativeHeatTransferLIZhi—q

3、iang(NationalKeyLaboratoryofAircraftEngines，Sch001ofJetPropulsion，BeijingUniVersityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China)Abstract：Theradiativeheattransfermodel，i．e．Discrete—Ordinates(DO)model，wasveri—fiedbyandappliedtoacombustionchamberandathreedimen

4、sional(3D)swirlcombustor．Forthecombustionchamber，thepredictedresultsofpureradiativeheattransferwereingoodagree—mentwiththoseofthezonemethod，whiletheSHFmodelgaverelativelylargedeviations．Forswirlcombustor，thepredictedtemperaturedistributionofDOmodelwereingoodagr

5、eementwiththosemeasuredbyexperimentandwerebetterthanthoseoftheSHFmodel．A1so，thecom—putationtimeandboundarytreatment，theDOmodelwasbetterthanzonemodelandsixheatfluxmodel．Keywords：aerospacepropulsionsystem；turbulentcombustion；numericalsimulation；radiativeheattrans

6、fer：discrete—ordinatesmodel在工程燃烧设备中，火焰辐射传热是一种重要的传热方式，在许多燃烧现象中，甚至在总传热中占据绝对优势，对其进行准确的数值模拟有着重要的意义。火焰的辐射传热与火焰中介质的温度以及介质的辐射吸收、散射能力有关，而介质的辐射和散射能力与辐射波长有关，因此，在进行模收稿日期：2005一04—28；修订日期：2005一09—28作者简介：李志强(1970一)，男，山西长治人，北京航空航天大学能源与动力工程学院副教授，博士，航空发动机气动热力重点实验室，主要从事湍流与燃烧方面的研

7、究．万方数据第2期李志强等：燃烧过程辐射换热离散坐标模型的应用型研究时必须全面考虑这些因素。目前对辐射传热进行数值研究的常用方法有简单的热流法(HeatFluxmethod，简称HF)、较复杂的区域法(Zonemethod，简称Z)和离散传输法(DiscreteTransfermethOd，简称DT)、复杂的蒙特卡落法(Monte—Carlomethod，简称MC)，还有离散坐标法(Discrete—Ordinatesmethod，简称DO)等[卜引。HF法简单直观，把复杂的微分一积分方程处理成单纯的通用微分方程，易

8、于和流场、浓度场耦合，得到了广泛的工程应用，其缺点是把空间的辐射积分近似地简化成只是沿二维或三维空间坐标轴方向的几个辐射热流，使得模拟结果误差较大，不利于对工程设计的指导；Z法和MC法比较精确，可用于检验其它模拟的准确性，但其缺点是计算量太大，很难在复杂工程问题中和湍流流动模型耦合；DT法吸收了Z法和MC法的一些优点，将辐射方向由随机抽样改为预