二维非等温撞击流流场和温度场结构的格子Boltzmann研究

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撞击流是一种生产实践中比较典型的流动形态,在合成清洁气的煤气化技术中最为常见,而合成清洁气有利于环境保护,因此研究撞击流可以为生产实践提供技术支持。以往对撞击流的研究多以实验为主,但近年来计算机模拟成为研究撞击流的重要手段。本文将采用格子Boltzmann方法(LBM)中的二维热格子模型(TD2G9)对二维非等温撞击流进行数值模拟。以往对撞击流的研究大都固定其他参数讨论单个参数对流场和温度场结构的影响规律,而忽略了其他参数变化时这个规律的变化。基于此本文研究了三个参数,出口与射流入口比(H/W)、雷诺数(Re)和热浮力(Rit)共同作用对撞击流的流场和温度场结构的影响。研究方法如下:从三个参数里取出两个参数A和B,变化另外一个参数C,研究参数C变化时流场和温度场结构变化的规律D1。然后变化A和B中的一个,观察C变化时流场和温度场结构变化的规律D2,最后再比较D1和D2的区别。我们按照浮力的大小对计算的结果进行分类讨论,发现:1、流场结构仅在无浮力情况下出现非稳态的周期性偏斜,仅在有浮力情况下出现稳态的偏斜,而无论是在有浮力还是无浮力情况下均会出现非稳态的非周期性偏斜。2、较大的H/W值和较大的Rit值是出现稳态偏斜结构的必要条件,而Re较大并不是其必要条件。3、在H/W=3下,浮力较大时,首次出现稳态偏斜所需的Re越小。在以往的撞击流的研究中有的学者发现撞击流会出现周期性变化的偏斜结构,有的学者发现稳态的偏斜结构,本文明确了这两种偏斜结构出现的参数条件。
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