基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法及存储介质技术

本发明专利技术涉及一种基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法及存储介质，该方法在谱空间内将连续方程、动量方程、能量方程与组分方程进行离散，在每一个求解步中，将化学反应流求解分为流体动力学求解和热力学求解，并计算热散度以反映湍流流场对燃烧过程的热释放与组分变化的响应；在流体动力学求解中，使用高阶速度修正格式将压力场与速度场解耦，并使用热散度代替连续性方程以考虑组分变化与燃烧热释放对密度场和速度场的影响；在热力学求解中，使用自适应步长的隐式时间积分方案，同时在每一个子迭代步内实时更新化学反应源项和热力学与输运参数，以实现能量方程与组分方程的高效精确求解。与现有技术相比，本发明专利技术具有精度高、可减少计算量等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数值模拟方法，尤其是涉及一种基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法及存储介质。

技术介绍

1、湍流燃烧问题需要对包含化学反应的多组分流场进行数值模拟，与单一组分的navier-stokes(ns)方程组相比，燃烧问题需要求解额外的组分方程以封闭方程组系统，并考虑化学反应引起的组分变化与热释放的影响。由于化学反应时间尺度远小于流动变化的时间尺度，化学反应流的模拟存在严重的刚性问题。传统的直接数值模拟方法需要精确解析化学反应源项及热力学/输运参数的变化对流场的影响，这导致巨大的计算成本，尤其对大尺度燃烧流动和高雷诺数流动。因此，需要研究一种能够有效降低化学反应流计算的时间成本的数值方法。

2、湍流燃烧的复杂机理研究要求数值模拟手段能够精准捕捉复杂的流动结构，尤其是在kolmogorov尺度上对流动与化学反应动力学进行精确解析。而目前未有能够满足上述要求的数值模拟手段。

技术实现思路

1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高、可减少计算量的基于谱元法的湍流燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，该方法在谱空间内将连续方程、动量方程、能量方程与组分方程进行离散，在每一个求解步中，将化学反应流求解分为流体动力学求解和热力学求解，并计算热散度以反映湍流流场对燃烧过程的热释放与组分变化的响应；

2.根据权利要求1所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，基于读取的高阶网格信息与边界条件信息，在所述谱空间内使用基于高阶谱元法的弱可压求解器进行空间离散。

3.根据权利要求1所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，所述谱空间内离散的每个谱单元内部使用Legendre多项式作为基函数...

【技术特征摘要】

1.一种基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，该方法在谱空间内将连续方程、动量方程、能量方程与组分方程进行离散，在每一个求解步中，将化学反应流求解分为流体动力学求解和热力学求解，并计算热散度以反映湍流流场对燃烧过程的热释放与组分变化的响应；

2.根据权利要求1所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，基于读取的高阶网格信息与边界条件信息，在所述谱空间内使用基于高阶谱元法的弱可压求解器进行空间离散。

3.根据权利要求1所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，所述谱空间内离散的每个谱单元内部使用legendre多项式作为基函数。

4.根据权利要求1所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，所述流体动力学求解包括：

5.根据权利要求4所述的基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法，其特征在于，所述变系数压力泊...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐辉，王俊杰，王锐，梁耕，杨德武，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：