多相湍流燃烧数值模拟的收敛性分析

摘要

对燃油锅炉的燃烧过程进行了数值模拟,燃油采用癸烷作为模型分子式,雾化采用压力旋流雾化,燃烧采用一步统观模型,燃烧与湍流耦合采用Finite-rate/Eddy-dissipation模型.计算表明:当网格数目较少时,数值模拟的残差随迭代次数增大不断减小,可以通过残差小于某一小的阈值判定收敛;当网格数目足够大时,数值模拟的残差不再随迭代次数的增大单调递减,而是出现振荡或者稳定在一定范围内.在分析产生这种结果原因的基础上,针对大网格的多相湍流燃烧数值模拟收敛性判定出现的困难,通过大量反复的计算,发现当炉膛内部最高温度、炉膛出口平均温度和氧气平均浓度等随迭代步数变化100步,其相对值的变化都小于10-2时,炉膛内的温度场、速度场、组分场等趋于稳定,以此可以作为判定大网格下多相湍流燃烧数值模拟收敛的判据.