本論文主要研究具有保自由流性質(zhì)的高階有限差分加權(quán)本質(zhì)無震蕩（Weighted Essentially Non-Oscillatory,WENO）格式的發(fā)展和應(yīng)用。內(nèi)容分為兩太部分:（1）保自由流WENO格式及在圓柱誘導(dǎo)CH4/空氣預(yù)混燃燒流場計算中的應(yīng)用。采用保自由流5階WENO格式求解貼體坐標變換后的多組分Euler方程組,用基元反應(yīng)模型描述CH4/空氣燃燒。不同于標準WENO格式通量構(gòu)造方法,該WENO格式由方程的解通過WENO插值得到數(shù)值通量,在曲線坐標系具有保自由流性質(zhì)。首先數(shù)值驗證該WENO格式的精度和保自由流特性,然后計算圓柱誘導(dǎo)CH4/空氣預(yù)混氣燃燒流場,針對三種CH4/空氣簡化機理,考察不同圓柱半徑的影響,給出燃燒流場壓力與溫度等值線和云圖、壓力和溫度沿過駐點線分布等結(jié)果。結(jié)果表明:在考核計算結(jié)果網(wǎng)格無關(guān)性基礎(chǔ)上,該WENO格式可準確地捕捉激波和火焰陣面形狀、激波和火焰面駐點距離,得到的計算結(jié)果和文獻相符。增大圓柱半徑,激波和火焰面被推向來流方向,激波和火焰面之間距離也減小。不同機理對應(yīng)自由基生成、等價鏈反應(yīng)起始階段的點火基元反應(yīng)是不同的,但不同機理得到的弓形激波位置近... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：104 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．２移動渦計算結(jié)果??大的影響，導(dǎo)致無法維持渦的形狀

?第２章控制方程和數(shù)值方法???其中，??足＝３，??Ｒｙ?＝?６，?（２．３５）??１２??非光滑網(wǎng)格生成方式見文獻［１ＱＱ］。??圖２．３給出非光滑網(wǎng)格，兩種格式（標準ＷＥＮＯ）和（保自由流ＷＥＮＯ）的??壓力云圖，兩種格式均可捕捉到圓柱上游形成的弓形激波，但是圖２．３ａ清楚表明，??非光滑性網(wǎng)格，標準ＷＥＮＯ?（不保自由流）在流場出現(xiàn)數(shù)值誤差造成明顯擾動，??嚴重影響了激波形狀，圖２．３ｂ表明，保自由流ＷＥＮＯ即使在非光滑網(wǎng)格，也可??消除非光滑網(wǎng)格導(dǎo)數(shù)產(chǎn)生的數(shù)值誤差，較清晰地給出弓形激波。??圖２．４給出解析（光滑）網(wǎng)格兩種格式計算得到的壓力云圖，對光滑網(wǎng)格，兩??種格式均可較清晰地給出流場的弓形激波。??｜??｜?賈??（ａ）標準ＷＥＮＯ?（不保自由流）?（ｂ）保自由流ＷＥＮＯ??圖２．３非光滑網(wǎng)格圓柱繞流??１７??

?第３章保自由流格式在化學(xué)反應(yīng)流計算中的應(yīng)用???第３章保自由流格式在化學(xué)反應(yīng)流計算中的應(yīng)用??３．１本章引言??本章利用第二章數(shù)值方法計算幾個典型算例，考察保自由流ＷＥＮＯ格式解??決實際問題的能力。３．２節(jié)計算圓柱誘導(dǎo)ＣＨ４／空氣預(yù)混燃燒流常采用保自由流??５階ＷＥＮＯ格式求解貼體坐標變換后的多組分Ｅｕｌｅｒ方程，用基元反應(yīng)模型描述??ＣＨ４／空氣燃燒。針對三種ＣＨ４／空氣簡化機理，考察不同圓柱半徑的影響，給出??燃燒流場壓力與溫度等值線和云圖、壓力和溫度沿過駐點線分布，并給出結(jié)論。??３．３節(jié)計算高Ｍａｃｈ數(shù)平板邊界層。３．４節(jié)計算Ｔａｙｌｏｒ－Ｇｒｅｅｎ滿。３．５節(jié)給出本章小??結(jié)。??３．２圓柱誘導(dǎo)ＣＨ４／空氣超聲速預(yù)混燃燒??采用Ｅｕｌｅｒ方程（忽略粘性項的方程（２．１））描述ＣＨ４／空氣超聲速預(yù)混燃燒流??場，利用（２．１３）數(shù)值格式離散空間導(dǎo)數(shù)，時間離散采用（２．２６）。圖（３．１ａ）給出圓柱??誘導(dǎo)超聲速預(yù)混燃燒示意圖，圓柱半徑為〇．５ｍｍ，圓心位于ｘ?＝?－ｌ。計算參數(shù)??和邊界條件簡述如下：自左至右來流靜溫Ｉ、靜壓；）？和速度分別為２９５Ａ：，??５１）ｔＰａ和２３３０ｍ／ｓ，對應(yīng)的Ｍａｃｈ數(shù)從？為６．６１，預(yù)混氣為化學(xué)計量比Ｃ／ｆ４／空??氣混合物，計算網(wǎng)格�。矗埃常埃妶D（３．１ｂ）。入口邊界Ａｉ）指定超聲速來流參數(shù)，??出口邊界和ＣＤ取外推條件，固壁５Ｃ采用絕熱滑移條件。??（ａ）圓柱和激波與火焰陣面?（ｂ）計算網(wǎng)格??圖３．１圓柱誘導(dǎo)超聲速預(yù)混燃燒和計算網(wǎng)格示意圖??（１激波２誘導(dǎo)區(qū)３火焰面）??圖（３．２ａ）和圖（３．２ｂ）分別給出壓力和溫度等值線與云圖分布。圖（３．２ａ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]關(guān)于變形網(wǎng)格“幾何守恒律”概念的討論[J]. 劉君,白曉征,張涵信,郭正.  航空計算技術(shù). 2009(04)
[2]乙烯燃燒簡化化學(xué)動力學(xué)模型及其驗證[J]. 楊順華,肖保國,錢煒祺.  實驗流體力學(xué). 2009(02)

博士論文
[1]有限差分WENO格式另一種公式的研究和隨機游走模型的數(shù)值模擬[D]. 蔣琰.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015



本文編號：3416257