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(guó)，煤粉的燃燒是獲取能量的主要方式，同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。在過(guò)去的研究中，基于拉格朗日計(jì)算顆粒運(yùn)動(dòng)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(mǎn)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(guò)程難以在模型中準(zhǔn)確體現(xiàn)，從而無(wú)法正確的計(jì)算顆粒的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(jì)算方法中，還沒(méi)有一種方法能夠較好地處理氣固燃燒過(guò)程中復(fù)

2、雜的能量-質(zhì)量-動(dòng)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(guò)程的全尺度數(shù)值計(jì)算方法顯得十分重要。
　　本文在顆粒全尺度計(jì)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(lèi)型邊界條件的虛擬點(diǎn)內(nèi)嵌邊界方法。通過(guò)對(duì)流體橫掠靜止圓柱的算例的計(jì)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(duì)以上三類(lèi)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(jì)算研究

3、運(yùn)動(dòng)邊界的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)二維空間單個(gè)顆粒運(yùn)動(dòng)的計(jì)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(dòng)顆粒與流場(chǎng)的相互作用。在冷態(tài)流場(chǎng)計(jì)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(wèn)題中，驗(yàn)證了該方法在處理 Dirichlet， Neumann和Robin類(lèi)型邊界條件下的靜止和運(yùn)動(dòng)顆粒換熱過(guò)程時(shí)的準(zhǔn)確性。本論文還使用該方法計(jì)算研究了Mach數(shù)對(duì)氣固傳熱過(guò)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