流动及燃烧的模型与计算PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 计算燃烧学的研究对象和目标 1

1.2 计算燃烧学的意义 3

1.3 计算燃烧学的发展简史 6

1.4 内容梗概 9

参考文献 13

2　基本方程 14

2.1　守恒和平衡方程 14

2.2　输运定律 19

2.3　源项表达式 25

2.4　基本方程组 33

参考文献 35

3　层流燃烧的计算 36

3.1　非定常层流燃烧 36

3.1.1　火花点火的数学模型 37

3.1.2　求解过程 41

3.1.3　计算结果 43

3.2　定常层流燃烧 44

3.2.1　运动单滴包复火焰的数学模型 45

3.2.2　求解过程 47

3.2.3　计算结果 49

3.3　复杂化学反应系统的数学模型 51

3.3.1　基本方程和辅助公式 52

3.3.2　求解过程及结果 59

参考文献 66

4　湍流流动模型 68

4.1.1　湍流的基本概念 69

4.1　引言 69

4.1.2　湍流均流的描述 70

4.1.3　湍流模拟的思想观点 76

4.2　湍流粘性系数模型 77

4.2.1　湍流粘性概念 77

4.2.2　混合长度模型 79

4.2.3　单方程模型 85

4.2.4　双方程模型 90

4.3　雷诺应力方程模型 95

4.3.1　雷诺应力的微分方程模型（DSM） 96

4.3.2　雷诺应力的代数方程模型（ASM） 116

4.3.3　雷诺应力方程模型与湍流粘性系数模型的关系 118

4.3.4　浮力的影响 119

4.3.5　标量输运通量方程模型 120

4.4　低雷诺数湍流 123

4.4.1　低雷诺数湍流的特点 123

4.4.2　处理低雷诺数湍流的工程方法 126

4.4.3　低雷诺数湍流模型 128

4.4.4　壁面函数 132

4.5.1　湍流的直接模化 139

4.5　湍流的其它模化方法 139

4.5.2　湍流的双流体模型 144

4.6　小结 147

参考文献 150

5　湍流燃烧模型 153

5.1　引言 153

5.1.1　简单化学反应系统 153

5.1.2　混合分数 154

5.1.3　守恒量之间的线性关系 157

5.2　湍流扩散火焰的k-ε-g模型 159

5.3　湍流预混火焰模型 166

5.3.1　旋涡破碎模型 167

5.3.2　拉切滑模型 169

5.4　几率分布函数的输运方程模型 175

5.5　平均反应速率的输运方程模型 177

5.6　ESGIMO湍流燃烧理论 180

5.6.1　概述 180

5.6.2　“经历”理论 183

5.6.3　“统计”理论 186

5.6.4　分析湍流射流扩散火焰的ESCIMO理论 188

5.7　碳黑生成模型 197

参考文献 199

6　辐射换热 202

6.1　引言 202

6.2　辐射传播方程及介质辐射性质 203

6.2.1　辐射传播方程 203

6.2.2　燃烧产物的辐射性质 205

6.3.1　物理思想及各种热通量法 208

6.3　热通量法 208

6.3.2　多通量模型 209

6.4　区域法 216

6.4.1　物理思想 216

6.4.2　区域法内容 216

6.5　蒙特卡洛法 221

6.5.1　蒙特卡洛法计算积分值的基本原理 221

6.5 2　蒙特卡洛法计算辐射换热 223

6.6.2　离散传播法理论 233

6.6.1　物理思想 233

6.6　离散传播法 233

6.6.3　算例 238

6.7　几种常用辐射换热计算方法的比较 239

参考文献 243

7　数值计算方法 245

7.1　引言 245

7.2　积分区域的网格化 247

7.2.1　概述 247

7.2.2　网格系统的构造 250

7.3　基本方程的离散化 258

7.3.1　离散化的方法 259

7.3.2　有限差分的一般形式 260

7.4　差分方程的建立 261

7.4.1　建立差分方程的方法 262

7.4.2　瞬变项的离散化 266

7.4.3　源项的离散化 266

7.4.4　总通量项的离散化 270

7.4.5　最终的离散化方程 280

7.4.6　二次上风差分格式 281

7.5　单个变量代数方程组的解法 283

7.5.1　逐点Jacobi迭代法 284

7.5.2　逐线迭代法及TDMA法 284

7.5.3　逐面迭代法 287

7.5.4　松弛方法 289

7.6　多个变量联立方程组的求解 291

7.6.1　流场计算的困难 292

7.6.2　交错网格的引入 292

7.6.3　动量方程和连续方程的离散 296

7.6.4　SIVA算法 298

7.6.5　SIMPLE算法 299

7.6.6　SIMPLE算法的改进 303

7.6.7　IPSA算法 317

7.7　边界条件的处理 319

7.7.1　边界网格的划分 320

7.7.2　几种常见的边界条件 323

7.7.3　壁面函数处理壁面边界 329

7.7.4　空度方法处理不可流通区域 338

7.8　自由边界流动的处理方法 341

7.9　计算机程序的选择和编制 349

7.9.1　影响的型式 349

7.9.2　问题的类型 351

7.9.3　编制计算机程序 352

7.9.4　FAC程序简介 353

7.9.5　选择通用程序 355

参考文献 356

8　应用举例 358

8.1　平面管道内钝体后湍流预混火焰的数值分析 359

8.1.1　概况 359

8.1.2　数学模型 359

8.1.3　求解过程 366

8.1.4　计算结果及其与实验的比较 368

8.2　受浮力影响的湍流模型 371

8.2.1　引言 371

8.2.2　湍流模型 372

8.2.3　计算结果 377

8.3　炉内燃烧的辐射换热计算 380

8.3.1　问题及数学描述 380

8.3.2　计算结果 381

8.4　多孔燃料床非定常燃烧过程的计算 386

8.4.1　引言 386

8.4.2　数学描述 387

8.4.3　计算结果及讨论 393

参考文献 396

符号表 397