湍流扩散环境中基于前馈神经网络的信源定位算法

为实现湍流扩散环境中的信源定位,提出了一种基于前馈神经网络(FNN)的定位方法.在FNN中联合交叉熵函数和均方误差函数作为损失函数,并在数据输入前增加了批量归一化层防止测试集过拟合.利用仿真得到的分子浓度数据对FNN模型进行训练,并使用测试集验证了所提方法的性能.仿真结果表明:在20 m仿真长度的湍流管道中,对于定位和初速度识别均在20次迭代内达到收敛;得到的平均定位误差为0.2 m,且误差在0.69 m范围内的概率达到90%,初速度识别的准确率达到95.4%.所提方法可以实现不同分子释放速度条件下的信源定位并识别发射分子的初速度,极大地减少了接收机的布置.

工业燃烧室天然气湍流扩散火焰长度影响因素分析

通过1.3MW级工业燃烧器实验验证商用CFD软件计算天然气湍流扩散火焰长度的有效性。以天然气(含有95%CH4和5%N_(2))为燃料,以直径为300mm、长度为1200mm的圆筒形燃烧室中、燃气孔径基本尺寸2mm的同轴射流扩散火焰为研究对象。采用数值计算的方法研究了燃气流量、喷孔孔径、助燃风特性等多种因素对火焰长度的影响规律。研究结果表明:在天然气湍流扩散火焰中,当孔径不变燃气流量增加一倍,火焰长度由652mm增加到782mm,增长19.9%。当燃气流量不变孔径增加一倍,652mm增加到1012mm,增长55.2%。改变燃气孔径是控制湍流扩散火焰长度的有效手段;在一定氧含量范围内,与助燃风氧含量相比,湍流火焰长度对助燃风速度的变化更加敏感。该研究对评估天然气燃烧装备性能和优化燃烧室设计具有重要的应用价值。

湍流扩散火焰细微结构特性分析

利用光学显微技术和计算机图象处理技术 ,在实验基础上 ,对湍流扩散火焰的细微结构进行分析和研究 ,从经典几何和分形几何两个不同角度对湍流扩散火焰细微结构曲线的特性进行定性描述 ,分析火焰细微结构曲线的两个特性参数——曲线度和分形维数与火焰热辐射强度的关系。

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

针对气液交叉流脱除气相中PM 2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用机理的协同作用进行了实验研究和数值模拟。引入颗粒随机轨道模型考察热泳作用下PM 2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行对比。结果表明采用重量法测得的颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了2种颗粒浓度检测方法的一致性;当气相流速为1 m/s时,添加颗粒湍流扩散模型相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%缩小至±30%,表明湍流扩散是本系统中颗粒脱除的重要影响因素。

湍流扩散燃烧的数值研究—PDF方法和火焰面模型的性能比较

采用标量概率密度函数(PDF)方法、稳态和非稳态火焰面模型三种方法对一个值班湍流CH_4/O_2/N_2射流扩散火焰(Sandia Flame D)进行数值计算,以比较不同燃烧模型的性能。PDF方法通过计算反应标量的PDF输运方程来得到标量分布,而火焰面模型只求解单标量混合物分数的PDF方程,组分和温度分布通过火焰面方程的求解或者火焰面数据库的插值得到。计算结果和实验数据对比表明PDF方法计算结果最好但计算量相当大,稳态火焰面模型则反之。综合而言,非稳态火焰面模型的预测结果相对稳态模型有了非常大的改进,而计算量仍然容易接受,非常适合工程应用。

加湿回流湍流扩散燃烧流场的实验研究

实验测量了加湿、不加湿状况下钝体后丙烷/空气湍流扩散燃烧流场,分析了两种燃烧流场的异同点.实验中采用粒子图像速度场(PIV)测量技术测量了钝体后加湿、不加湿扩散燃烧流场的速度分布,利用高温热电偶测量了两种流场火焰内部的温度分布,使用气体分析仪测量了两种流场的NO分布.结果表明:加湿扩散燃烧流场与不加湿扩散燃烧流场虽然总体相似,但加湿使得燃烧流场回流区中心的位置前移、回流区长度减小、燃烧区最高温度降低,并且使得燃烧室内的NO浓度降低;加湿有利于燃烧室轴向尺寸的缩小,提高了燃烧室内温度分布的均匀度,降低了污染物的排放.

多股射流瓦斯燃烧器湍流扩散火焰尺度的实验研究

用火焰图像分析方法,对一种多股射流燃烧器燃烧富含氢气的瓦斯产生的湍流扩散火焰的尺度进行了实验研究,研究了燃烧器结构参数和操作参数对火焰长度和长宽比等尺度特性的影响规律。结果表明,火焰长度随燃烧器喷孔总面积的增大和燃气流量的增大而增大,随助燃空气过剩系数的增大而减小;火焰长度和长宽比随上层喷孔位置角的增大而减小。同时发现,瓦斯中氢气含量对火焰尺度影响较大,随着氢气含量增大,火焰长度和长宽比都明显减小。

采用考虑详细化学反应机理的火焰面模型模拟湍流扩散火焰

采用详细的甲烷氧化化学反应动力学机理(GRI Mech3.0)对不同拉伸率条件下的拉伸层流扩散火焰面结构进行了数值计算,建立了一个包含一系列拉伸层流火焰面结构的火焰面数据库.将这些层流火焰面结构和美国Sandia国家实验室测得的湍流扩散火焰(FlameD)的平均火焰结构进行了对比,发现层流火焰面所覆盖的范围基本包含了所考虑的湍流火焰中不同位置的平均火焰结构,这表明火焰面模型是合理的.然后,采用火焰面模型对该湍流扩散火焰进行了数值模拟并和实验数据进行了比较,考察了火焰面模型的精确程度和模拟深度.

气固两相透平内颗粒湍流扩散的Lagarange数值模拟

在双级跨音速燃气透平全三维黏性湍流场下,采用气固双向耦合模型分别对不同粒度的煤颗粒以及体积分数为0.903×10-4%的5～50μm分布直径混合颗粒群在叶片流道内的湍流扩散运动进行了Lagarange数值模拟,分别得到和分析了相应的运动轨迹和运动滑移。与无黏、层流、单向耦合假设条件下的数值模拟结果比较,得到了颗粒真实的运动特性,特别是在叶片根部、顶部和压力面上,颗粒与叶片撞击点的分布与实际叶片冲蚀点分布情况较为吻合,证实了叶片流道内颗粒湍流扩散特性的不可忽略性。数值模拟结果将为进一步优化气固两相透平叶片的气动设计提供更可靠的依据。

湍流扩散火焰数值模拟中若干影响因素的研究

应用CFD商业软件FLUENT,对火焰CVD法制备纳米颗粒的湍流扩散燃烧过程进行了数值模拟,分析了边界条件、物性以及辐射等因素对温度场的影响,尤其在低雷诺数下分子扩散对湍流计算中的不可忽略性进行了说明。计算的火焰形状与长度与实验中所观察的相符。

湍流扩散火焰局部熄火和再燃现象的PDF模拟(英文)

对一个值班湍流CH4 O2 N2射流扩散火焰(SandiaFlameD)进行了数值模拟研究.所采用的数学物理模型包括双尺度的k-ε湍流模型,标量联合的概率密度函数(PDF)输运方程方法,甲烷氧化的ARM简化化学反应机理(包含16种组分,12步总包反应)和欧几里德最小生成树(EMST)小尺度混合模型.将计算结果和实验数据进行了比较,不仅对于平均量,对于标量的散点分布和条件概率密度分布也是如此.计算结果表明文中采用的模型不仅能够预测宏观的火焰结构,而且预测了湍流燃烧中复杂的局部熄火和再燃过程.

湍流扩散火焰的非稳态火焰面模拟

采用稳态的和非稳态的火焰面模型同时对一个湍流甲烷射流扩散火焰进行了数值模拟,比较了两者对湍流平均火焰结构、活性自由基和污染物(氮氧化物)排放的模拟效果。速度场采用κ-ε模型计算,守恒标量混合物分数的分布通过其概率密度函数(PDF)输运方程的求解得到。稳态的火焰面结构由查询火焰面数据库得到,而非稳态的火焰面结构由火焰面方程和流场方程耦合求解来计算。采用详细的GRI—Mech 3.0机理描述甲烷的氧化和氮氧化物的形成。数值模拟结果和实验数据作了广泛的对比,验证了火焰面模型对湍流扩散燃烧的定量模拟能力。

湍流扩散火焰中氮氧化物排放的数值研究

对一系列具有不同Reynolds数的湍流甲烷射流扩散火焰中氮氧化物的排放进行了数值模拟, 以考察湍流对氮氧化物排放的影响. 采用一个双尺度的k ε湍流模型计算速度场, 将概率密度函数 (PDF) 方法和 Lagrang ian火焰面模型相结合求解标量场, 燃料甲烷的氧化过程和氮氧化物的生成过程采用详细的 GRI Mech 3 0 机理描述. 将氮氧化物的计算结果和实验数据进行了比较, 并探讨了 Reynolds数、标量耗散和火焰面时间对氮氧化物排放的影响. 发现计算结果和实验数据符合较好, 计算模型正确预测了氮氧化物的生成量随着 Reynolds数的增加而减少的趋势.

重庆冬季大气边界层湍流扩散能力的初步研究

本文利用1989年12月16日至199o年1月14日在重庆市用三轴风速仪所测得到的三轴风速资料，分别计算了有风、静风、有雾时的大气扩散参数，以及无雾有风条件下的湍流强度。文中对有风时、静风时、有雾时的扩散参数作了比较和研究，对无雾有风时的湍流强度作了分析、从而有助于了解重庆在有风、静风或有雾时边界层内湍流扩散能力的大小。

沿海与内陆湍流扩散实验研究

根据１９９３年７月在青岛市薛家岛地区和１９９４年４月在北京昌平市郊利用三分量风速仪测得的２次野外观测资料，分别计算了不同稳定度下的湍流度，同时参考Ｒ．Ｒ．Ｄｒａｘｌｅｒ的经验公式，并将计算结果与Ｆ．Ｐａｓｑｕｉｌ和Ｇ．Ａ．Ｂｒｉｇｇｓ的结果作了比较，发现青岛沿海地区扩散参数系统比Ｆ．Ｐａｓｑｕｉｌ和Ｇ．Ａ．Ｂｒｉｇｇｓ的小，而内陆昌平地区略为偏高。同时还比较了沿海与内陆，向岸流与离岸流的扩散特征。因为下垫面粗糙度与热力条件的差异，两者有明显差别。

气动雾化喷嘴强化湍流扩散的实验研究

用热线风速仪对气动雾化喷嘴出口的气相湍流速度场进行测量，得到了气流的脉动速度及旋涡尺度分布。用浓度测量仪测量了喷嘴出口液相浓度的分布。研究表明，湍流脉动对细小雾滴的扩散具有促进作用，而气流的大尺度旋涡对液滴扩散的作用更加明显。内气路采用径向射流型式，可以增大气流的旋涡尺度，加强对液滴的扰动，因此对喷雾浓度的均匀分布大有益处。

柴油机湍流扩散燃烧火焰面分形特性的研究

利用分形几何学的基本原理对柴油机湍流扩散燃烧火焰的表现特性进行了研究，对火焰前锋轮廓线进行了测量和分析，所得结果表明：柴油机中的湍流扩散燃烧火焰面也具有分形特性。

椭圆型条件矩封闭模型在湍流扩散火焰中的应用

使用考虑分子扩散与湍流扩散的椭圆型CMC模型对钝体绕流扩散火焰进行了数值模拟计算,计算的工况包括CH4/H2、CO/H2和CH3OH等燃料在空气中的燃烧。在数值计算中使用了k-ε双方程湍流模型和SIMPLE算法,并将计算结果与实验数据进行了对比,讨论了计算结果与实验数据之间偏差产生的原因,还分析了条件平均变量的空间变化。结果表明,条件平均温度、OH、CO和NO等组分的质量分数的计算结果与实验数据有着很好的一致性,说明椭圆型CMC模型是一种能有效地预测湍流非预混火焰中组分浓度和温度的计算方法。

瓦斯燃烧器湍流扩散火焰数值模拟研究

利用PHOENICS软件 ,对钝体稳焰瓦斯燃烧器湍流扩散火焰进行了数值计算 ,验证了k ε湍流模型、三气体燃烧模型及综合辐射模型的有效性。探讨了稳焰块直径和火道张角对燃烧器稳焰特性和火焰长度的影响。用数值模拟方法对瓦斯燃烧器湍流扩散火焰进行了研究。

油气输送管线中液滴的湍流扩散特性研究

在对气核中液滴运动进行详细分析的基础上,通过考虑剪切气流中液滴所受升力作用对液滴终端沉降速度的影响,首次在理论上实现了在液滴扩散特性计算中计及剪切升力的作用,同时在所建立的计算模型中还综合考虑了液滴和其携带流体间的局部滑移以及液膜表面粗糙度的影响,应用该模型对油气输送条件下液滴扩散特性计算的平均计算误差从 28. 2%降低到 16. 8%。