超声速湍流火焰面/进度变量模型的温度求解简化方法技术

本发明专利技术涉及一种超声速湍流火焰面/进度变量模型的温度求解简化方法，包括：依据流场的平均压力，包含氧化剂温度和燃料温度的第一温度条件，生成火焰面/进度变量模型的基准火焰面解；选取高于平均压力的流场压力和高于第一温度条件的第二温度条件作为边界条件，以边界条件生成模型的边界火焰面解；采用设定型概率密度函数方法进行湍流化封闭，建立模型的湍流火焰面数据库，将基准工况下的内能、气体常数、比热比和温度纳入湍流火焰面数据库中；基于基准火焰面解和边界火焰面解求解比热比和温度的相关系数，并将其纳入数据库中；将模型耦合至计算程序中，显式求解当地温度。本发明专利技术可在考虑流场可压缩性效应的情况下显式地直接求解流场的当地温度。解流场的当地温度。解流场的当地温度。

【技术实现步骤摘要】
超声速湍流火焰面/进度变量模型的温度求解简化方法


[0001]本专利技术涉及一种超声速湍流火焰面/进度变量模型的温度求解简化方法。

技术介绍

[0002]超燃冲压发动机被认为是吸气式高超声速飞行器最合适的推进系统。超燃冲压发动机的发展引起了全世界的关注，因此超音速湍流扩散燃烧的数值模拟技术具有重要的意义。目前主流的方法有限速率模型和火焰面类模型两类，其中，火焰面类模型将湍流反应流与化学动力学的解耦，可以给出相对准确的结果，这种计算方法的计算复杂度低，具有准确高效的计算优势。
[0003]目前，超声速燃烧火焰面/进度变量模型是其中最常用的模型之一。而火焰面系列的模型都是从低马赫数流中发展起来的，但是其低马赫数假设在超声速，强压缩效应和粘性加热开始发挥重要作用的时候是不成立的，因此，严格来说，任何不加修正地在超声速流中直接照搬应用低速的火焰面模型都不可信，超声速流场中存在的强粘性加热、激波和膨胀波对燃烧反应的影响也是不容忽视的。
[0004]此外,Oevermann最早将火焰面模型推广至高速流，他舍弃了低速流中温度直接从火焰面数据库本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声速湍流火焰面/进度变量模型的温度求解简化方法，包括：S1.依据流场的平均压力，包含氧化剂温度和燃料温度的第一温度条件，生成火焰面/进度变量模型的基准火焰面解；S2.选取高于所述平均压力的流场压力和高于所述第一温度条件的第二温度条件作为边界条件，并以所述边界条件生成所述火焰面/进度变量模型的边界火焰面解；S3.采用设定型概率密度函数方法进行湍流化封闭，建立所述火焰面/进度变量模型的湍流火焰面数据库，并将基准工况下的基准内能基准气体常数基准比热比和基准温度纳入所述湍流火焰面数据库中；S4.基于所述基准火焰面解和所述边界火焰面解求解比热比γ和温度T的相关系数a
γ
，并将其纳入所述湍流火焰面数据库中；S5.将所述火焰面/进度变量模型耦合至CFD计算程序中，所述CFD计算程序基于所述火焰面/进度变量模型和所述湍流火焰面数据库中的数据显式求解所述流场的当地温度。2.根据权利要求1所述的温度求解方法，其特征在于，步骤S2中，所述流场压力与所述平均压力的差值小于或等于所述平均压力的10％；所述第一温度条件包括：第一氧化剂温度和第一燃料温度；所述第二温度条件包括：第二氧化剂温度和第二燃料温度；所述第二氧化剂温度与所述第一氧化剂温度的差值小于或等于200K；所述第二燃料温度与所述第一燃料温度的差值小于或等于100K。3.根据权利要求2所述的温度求解方法，其特征在于，步骤S4中，所述比热比γ和所述温度T的相关系数a
γ
满足：其中，是基准温度，是基准比热比，表示比热比是温度的函数，T表示第二温度条件下的温度，～表示favre滤波后的量。4.根据权利要求3所述的温度求解方法，其特征在于，步骤S5中，将所述火焰面/进度变量模型耦合至CFD计算程序中的步骤中，所述CFD计算程序耦合所述火焰面/进度变量模型的同时还额外耦合有两个基于LES或混合RANS/LES方法的输运方程，所述输运方程形式如下：下：下：
其中，表示由混合函数确定的湍流粘性系数，F表示与壁面距离相关的混合函数，表示RANS区域的湍流粘性系数，表示LES区域的湍流粘性系数，表示密度，表示速度，表示扩散系数，表示进度变量方程源项，表示进度变量，表示混合分数，x
i
表示坐标，Pr
i
表示湍流普朗特数。5.根据权利要求4所述的温度求解方法，其特征在于，步骤S5中，所述CFD...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤涛，于江飞，汪洪波，孙明波，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：