等离子点火器三维燃烧流场数值模拟

摘要

本文旨在通过构造反映等离子点火器内部结构和流动规律的模型与基本方程组，建立起描述等离子点火器稳态三维反应流的数学物理模型。模拟等离子点火器内部燃烧的RNGk-ε双方程湍流流动模型；模拟液体燃料在燃烧多步反应时的有限化学反应速率模型；模拟等离子点火器内较小光学深度的辐射换热DO模型等等，对模型进行一定的合理的简化，然后对等离子点火器内部燃烧流场进行了数值模拟。在数值模拟过程中，对等离子点火器的计算区域的空间离散化引入贴体坐标系统；对于控制方程采用混合格式的差分格式进行离散；壁面处理采用壁面函数法；采用SIMPLEC算法来解决压力速度耦合问题；用多重网格法来求解离散方程。

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文摘

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哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内方面

1.2.2国外方面

1.3本文的主要研究内容

第2章燃烧反应基本理论

2.1化学反应动力学的基本原理

2.1.1反应速率与反应机理

2.1.2反应速率方程和Arrhenius定理

2.2典型反应

2.2.1具有简单级次的反应

2.2.2平行反应

2.2.3连续反应

2.2.4并列反应

2.3反应网络

2.4燃烧机理简述

2.5本章小结

第3章数学物理模型

3.1反应流基本控制方程

3.2湍流流动模型

3.2.1标准k-ε双方程模型

3.2.2重正化群(RNG)k-ε双方程模型

3.3燃烧反应模型

3.3.1涡团耗散EDM模型

3.3.2涡团耗散概念EDC模型

3.4辐射模型

3.4.1 DO辐射模型

3.4.2角度的离散和象点处理

3.4.3壁面边界条件处理

3.5本章小结

第4章数值求解方法

4.1引言

4.2计算区域的离散化

4.2.1贴体坐标系

4.2.2空间区域的离散化

4.3基本方程的离散化

4.3.1任意曲线坐标系下的基本方程

4.3.2基本方程的离散化

4.4算法

4.5多重网格算法

4.6松弛因子

4.7边界的处理

4.7.1边界条件的给定

4.7.2壁面函数法

4.8本章小结

第5章等离子点火器燃烧流场的数值模拟

5.1空气过量系数的确定

5.2计算几何模型与边界条件

5.3计算结果与分析

5.3.1对称面上的各个参数分布

5.3.2出口面上参数分布

5.3.3流域内几个重要参数随空气过量系数变化的情况

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢