多維條件映射模型的改進及應用研究.pdf

1、在湍流燃燒數(shù)值模擬中，化學反應源項由于其強烈的非線性及多尺度性，無法直接精確求解，需要建立相應燃燒模型來封閉該項。近年來，求解湍流流動大渦模擬(LES)方程組結合求解標量聯(lián)合概率密度函數(shù)(PDF)輸運方程方法的發(fā)展有效解決了上述問題。在標量聯(lián)合概率密度函數(shù)方程中，化學反應源項可以通過有限化學反應速率方程精確求解，與僅能依賴燃燒模型求解化學反應速率近似解的大部分其他數(shù)值方法相比具有很大優(yōu)勢。但是，標量聯(lián)合概率函數(shù)輸運方程中存在一個重要的未

2、封閉項——小尺度混合項。小尺度混合在很大程度上影響了標量混合，尤其對標量脈動的模擬具有決定性作用，因此需要建立準確的小尺度混合模型。
　　求解標量聯(lián)合概率密度函數(shù)輸運方程的方法一般通過隨機顆粒模型實現(xiàn)，即利用隨機顆粒系綜代替真實流場模擬湍流流動及標量混合，計算結果由粒子場信息統(tǒng)計得到。然而目前發(fā)展的小尺度混合模型幾乎都需要大量粒子來保證混合的準確性，計算量過于巨大，因此PDF方法很難運用到實際工程問題中。
　　多維條件映射模

3、型(MMC)是一種兼具準確與效率的新型湍流混合及燃燒模擬方法。MMC模型通過引入一個或多個參考變量確保標量當?shù)鼗旌希诹Ｗ虞^為稀疏的條件下亦可正確模擬湍流混合。在此基礎上發(fā)展的稀疏拉格朗日粒子模擬相較其他概率密度函數(shù)方法計算量大大減少，使PDF方法應用于實際工程問題中成為可能。
　　但是目前發(fā)展的MMC模型中一些模型常數(shù)缺乏堅實理論依據(jù)，在不同湍流混合問題中不具有通用性。此外，拉格朗日粒子數(shù)密度對模擬結果具有不可忽視的影響。本文針

4、對以上兩方面問題進行了研究。
　　為完善MMC模型，本文運用大渦模擬，并結合求解標量聯(lián)合的過濾密度函數(shù)方程，以混合物分數(shù)做為參考變量，針對稀疏拉格朗日MMC模擬中粒子混合的當?shù)匦圆⒖紤]混合物分數(shù)梯度對粒子配對混合的影響，推導出改進的混合模型參數(shù)并對混合時間尺度作出改進，大大提高了MMC模型的普適性。
　　在拉格朗日粒子場密度對模擬結果影響研究中，針對不同粒子數(shù)密度對模擬結果精度的影響，提出與流場特性及數(shù)值方法相關的拉格朗日粒