氣固兩相傳熱及燃燒的全尺度直接數(shù)值模擬.pdf

1、在我國，煤粉的燃燒是獲取能量的主要方式，同時也造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。在過去的研究中，基于拉格朗日計算顆粒運(yùn)動的點(diǎn)源方法和煤粉燃燒的統(tǒng)觀模型盡管在一定程度上獲得了令人滿意的結(jié)果，但是由于模型的缺陷，煤粉顆粒與流體之間的耦合作用和煤粉顆粒的反應(yīng)過程難以在模型中準(zhǔn)確體現(xiàn)，從而無法正確的計算顆粒的運(yùn)動過程以及顆粒與流體之間的相互作用，許多顆粒尺度上的微觀現(xiàn)象難以正確的呈現(xiàn)。而在已有的全尺度計算方法中，還沒有一種方法能夠較好地處理氣固燃燒過程中復(fù)

2、雜的能量-質(zhì)量-動量耦合作用。因此，發(fā)展研究能夠處理傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)過程的全尺度數(shù)值計算方法顯得十分重要。
　　本文在顆粒全尺度計算的內(nèi)嵌邊界方法基礎(chǔ)上提出了適用于可壓縮流體，且能夠處理Dirichlet，Neumann和Robin類型邊界條件的虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法。通過對流體橫掠靜止圓柱的算例的計算及比較分析，驗(yàn)證了本論文提出的虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法對以上三類邊界條件都具有空間二階精度的收斂性。本論文還將虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法應(yīng)用于計算研究

3、運(yùn)動邊界的問題。通過對二維空間單個顆粒運(yùn)動的計算比較分析，證明了本文的虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法能夠準(zhǔn)確捕捉運(yùn)動顆粒與流場的相互作用。在冷態(tài)流場計算的基礎(chǔ)上，本論文將虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法應(yīng)用于顆粒與流體的傳熱問題中，驗(yàn)證了該方法在處理 Dirichlet， Neumann和Robin類型邊界條件下的靜止和運(yùn)動顆粒換熱過程時的準(zhǔn)確性。本論文還使用該方法計算研究了Mach數(shù)對氣固傳熱過程的影響。
　　在本論文中，虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法不僅被用于處理