一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法技术

本发明专利技术提供一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，该方法包括步骤：(1)使用全局敏感度分析得到需要修正的基元反应指前因子；(2)使用分区算法对热力学状态空间进行划分：(3)在划分好的区域的基础上，构建自适应反应机理库；(4)自适应反应机理库的存储和检索；(5)根据自适应反应机理库模拟超声速燃烧流动。本发明专利技术生成了保持组分、基元反应不变的自适应反应机理，使得自适应机理可以直接耦合到CFD程序中，而无需修改原始程序的化学反应程序，易于推广使用。相对于使用单个简化机理的CFD系统，考虑自适应反应机理的CFD系统在模拟流动燃烧问题时，可以减少计算时间，提高计算精度。计算精度。计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法


[0001]本专利技术涉及超声速燃烧流动问题模拟领域，尤其是涉及一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法。

技术介绍

[0002]超声速燃烧流动模拟所使用的化学反应机理决定了控制方程(多组分包含反应源项的NS方程)的化学反应源项，反应机理的组分和基元反应的数目决定了模拟的精度和所花费的计算时间。化学反应机理对于超声速燃烧流动问题模拟有着重要的意义，而在实际的燃烧模拟仿真中，由于燃料的详细反应机理包含的组分和基元反应数目过多，模拟所花费的计算资源也相对很大。为了减少计算量，组分和基元反应数目较少的简化机理在工业界中得到了广泛的应用。然而，单一的简化机理无法准确地计算燃烧流动问题，因此，燃烧流动模拟急切需要在宽工况范围内计算精度高、计算效率高的化学反应机理。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：针对现有详细机理计算燃烧流动问题效率低，简化机理无法在宽工况范围下准确模拟燃烧特性的问题，提供一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，该方法使用自适应网格方法划分热力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，其特征在于，该方法包括步骤：(1)使用全局敏感度分析得到需要修正的基元反应指前因子；(2)使用分区算法对热力学状态空间进行划分：(3)在划分好的区域的基础上，构建自适应反应机理库；(4)自适应反应机理库的存储和检索；(5)根据自适应反应机理库模拟超声速燃烧流动。2.根据权利要求1所述的一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，其特征在于，步骤(1)具体为：使用全局敏度方法评估计算得到的点火延迟时间对基元反应指前因子的全局敏度系数，而后调整简化机理的基元反应的指前因子，使调整后的简化机理在选取的状态点上计算得到的延迟时间与详细机理计算得到的点火延迟时间一致；所述的延迟时间是零维点火模型下化学机理的计算参数，所述的零维点火模型是一种简化的二维化学反应多组分欧拉方程组。3.根据权利要求2所述的一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，其特征在于，所述的简化的二维化学反应多组分欧拉方程组是在不考虑粘性的情况下用于描述燃烧流动问题的控制方程，由质量守恒、动量守恒、能量守恒三个部分构成，其中，方程组中U表示守恒量，E，F分别表示x方向和y方向的通量，S表示化学反应源项，具体形式为其中，ρ，P，e分别代表气体的密度，压力和比内能，u，v分别代表x方向和y方向的速度，ns表示组分的数目，ρ
i
表示第i种组分的密度，σ
i
表示第i种组分的质量生成速率。4.根据权利要求3所述的一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，其特征在于，所述点火延迟时间的定义为：对零维点火控制方程进行求解，将横坐标设置为时间，纵坐标设置为温度，得到的温度
‑
时间曲线即为点火曲线，在点火曲线上，每一个时刻对应一个温度梯度，其定义为离散表达形式为tg表示温度梯度，tg
(n)
表示第n个时刻的温度梯度，T(t
(n)
)表示第n个时刻的温度，Δt表示计算控制方程所使用的时间步长，在点火曲线中，定义点火延迟时间为温度梯度最大的位置所对应的时刻。
5.根据权利要求2所述的一种构建自适应反应机理模拟超声速燃烧流动的方法，其特征在于，所述的全局敏度系数具体为：考虑如下n个输入变量的数学模型，用向量x代表n个输入变量，标量y代表输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，刘洪，韩旭，吕志远，
申请(专利权)人：上海交通大学四川研究院，
类型：发明
国别省市：