燃烧油滴的曳力和尾涡造成的湍流变动的数值研究（英文）

燃烧油滴/颗粒的曳力和尾涡造成的湍流变动反映了燃烧油滴/颗粒和气体湍流的相互作用.关于燃烧对颗粒曳力的影响,文献中曾报导,燃烧的煤粒增大了曳力,但是燃烧的焦炭粒减小了曳力.至于燃烧油滴的曳力,文献中报导了增大或减小曳力的相反结果.在液雾燃烧数值模拟中往往采用无燃烧的固体颗粒的曳力规律.关于颗粒尾涡导致的湍流变动,众所周知,大颗粒的尾涡效应会增强湍流.但是燃烧油滴的尾涡造成的湍流变动至今不清楚.本文给出了气体绕过燃烧的单油滴和油滴群的数值模拟研究.结果指出,单个燃烧油滴的曳力比等温流动中固体颗粒的曳力小得多,而且燃烧油滴群的曳力比单个燃烧油滴的更小.与固体颗粒尾涡增强湍流效应相反,本文发现燃烧的单个油滴的尾涡效应是降低湍流.同时,随着气体相对速度的增大,燃烧油滴群的尾涡效应一开始是降低湍流,但是后来却是增强湍流的.

基于F-K近似的油滴着火模型

本文运用Frank-Kamenetsky处理非线性反应项的近似法,建立一个油滴着火模型。其结果给出了油滴着火极限的气体相对速度、油滴尺寸以及环境温度之间的函数关系,和文献中实验结果定性一致。该模型可以应用于双模态液雾燃烧的雷诺平均模拟和大涡模拟中。