预混火焰与障碍物相互作用的研究

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预混火焰与障碍物相互作用的研究
燃烧导致的火灾事故,对现场人员的生命和公共财产的安全造成重大危胁。火灾现场所摆放的各种障碍物会使火焰形状、传播速度以及环境压力发生明显改变,因此研究火焰与障碍物作用,对降低灾害造成的损失而言是极其重要的。
同时,该类研究还可为脉冲爆轰发动机(PDE)的研制提供理论基础。本文首先对预混火焰翻越矩形柱、楔形柱、穿越回形柱及绕过方柱、圆柱、三角柱的过程进行了一系列实验研究,通过高速阴影相机获得了清晰的火焰序列照片,准确地记录了流场和火焰的变化过程。
接着本文利用大涡模拟(LES)并通过高精度五点TVD格式,对上述的实验过程进行了数值模拟。模拟中,亚网格应力模型采用Smagorinsky模型,化学反应项用旋涡破碎模型(EBU)封闭。
由于方形燃烧室中,各障碍物固壁边界形状不同,故本文从动量方程出发,推导了适用于三维可压粘性流体中的沉浸网格法,并用其处理各种形状的边界问题。根据实验和计算所得到的结果,详细的探讨了火焰与各种障碍物作用过程中出现的复杂现象。
研究发现,燃烧膨胀会导致火焰阵面前的未燃气体产生流动。受诱导气体流动影响,火焰在与障碍物作用过程中,会出现不同 ...

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关键词：相互作用 障碍物 数值模拟 火灾事故 边界问题