RNG k-ε模型数值模拟油雾燃烧流场.pdf

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1、第20卷第5期航空动力学报Vol.20No.52005年10月JournalofAerospacePowerct.2005::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::文章编号:1000-8055(2005)05-0807-06RNGk-E模型数值模拟油雾燃烧流场郭尚群赵坚行(南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016)摘要:采用RNG(RenormalizationGroup)k-E紊流模型对某环形燃烧室火焰筒内三维两相燃烧流场进行数值模拟0运用偏微分方程法和区域法生成贴体网格EBU-Arrheni

2、us紊流燃烧模型估算化学反应速率六通量热辐射模型估算辐射通量0在非交错网格下求解气相采用SIMPLE算法液相采用颗粒轨道模型和PSIC算法0近壁区处理分别采用两层和三层壁面函数0计算数据与试验值比较表明采用三层壁面函数的RNGk-E模型更适用于模拟三维两相燃烧流场0关键词:航空,航天推进系统;RNGk-E模型;三维两相燃烧;数值模拟;贴体网格;三层壁面函数中图分类号:V231.2文献标识码:ANumericalSimulationofThree-DimensionalSpraycombustionFlowFieldbyRNGk-ETurbulentmodelGUShang-gunZHAJi

3、an-xing(CollegeofEnergyandPowerEngineeringNanjingUniVersityofAeronauticsandAstronauticsNanjing210016China)Abstract:RNG(RenormalizationGroup)k-Eturbulentmodelwasappliedtothenumericalsimulationofthethree-dimensionaltwo-phasecombustionflowfieldinanannularcombustor.Abody-fittedgridwasgeneratedbyanelli

4、pticalgridgenerationprocedureandthezonemethod.EBU-Arrheniuscombustionmodelwasusedtodeterminetherateofreactionandsix-fluxradiationmodelwasusedtopredictthedistributionoftheheatflux.SIMPLEalgorithmwiththe3-Dnon-staggeredgridsystemwasemployedtosolVethegoVerningeguations.TheliguidphaseeguationsweresolV

5、edwiththeparticletrajectorymodelandthePSICalgorithm.Thethree-layerandtwo-layerwallfunctionwereappliedtopredictionofflowinthenearwallregion.Computationsareinfairlygoodagreementwithexperiments.ThecomparisonindicatesthatRNGk-Eturbulentmodelwiththree-layerwallfunctionismorereliableformodeling3-Dsprayc

6、ombustionflowfield.Keywords:aerospacepropulsionsystem;RNGk-Eturbulencemodel;three-dimensionaltwo-phasecombustionflowfield;numericalsimulation;body-fittedgrid;three-layerwallfunction收稿日期:2004-10-24;修订日期:2005-01-29作者简介:郭尚群(1978-)女贵州人南京航空航天大学能源与动力学院硕士生主要从事航空发动机燃烧方面的研究.808航空动力学报第20卷多年来k-E紊流模型以其形式简单~使用

7、方H~z/Hxj+H~j/H~zSzj=便等优点被广泛应用于科学和工程领域中的紊2[3]流问题O但是许多计算值与实验数据比较表明5个模型系数为:Cu=0.085k-E模型适用于射流~管流~自由剪切流以及弱旋流等简单的紊流流动而不太适用于强旋流~回流3CE1=1.42-7(1-7/70)/(1+B7)及曲壁边界层等复杂紊流流动[1]O其原因:一是它CE2=1.686k=0.7179的模型系数是从简单紊流流动中得到的对于一些