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第三章 燃烧流体力学 悉犀煮显荷担证瞬训澳管窘卉氦却吼瓶骤萎蛹佣谁准喘烬玖战怜氏芽如驭03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 第一节 燃烧紊流流动的输运方程 一、黏性流动基本方程组（纳维-斯托克斯方程组） 1883年雷诺首先发现了粘性流体运动存在着两种不同物理本质的流动状态：即层流和紊流。 由流体力学的试验得知，当雷诺数Re≥2300时，管道内气流流动工况将由层流过渡到紊流。在燃烧技术的实践中，由于燃烧设备的尺寸较大，形状较复杂，气流速度较高，加上燃料燃烧等化学反应的影响，因此炉内气流一般都处于燃烧紊流工况。 都幂缠楞姐摸辗近漠誊痒苑禹澈颊谁架粥淹才七岸兴干恶型奔狗慷胃询筷03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 紊流运动的内部结构虽然十分复杂，但它仍遵循连续介质的一般动力学定律，即质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律。紊流中任何物理量虽然都随时间和空间而变化，但是任一瞬间的运动仍然符合连续介质流动的特性，即流场中任一空间点上的流动参数满足粘性流体流动的纳维—斯托克斯（N—S）方程组。下面介绍用张量形式表示的N—S方程组。 甭私狠郸簿舶葬郎绒乘未尝冷毁添徘憾诽析兑嚏垮甫笺欣刹铲鳖亨栽居焦03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 （1）连续性方程 在直角坐标系中， 可写成下列分量形式： 表示进入单位体积的净流率等于密度的增加率。 无逾名蒜米汀忻侠雷厦堵究纺辅摆恫喇种钝葛竖送福棒又蛾忘城恢毛唾唆03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 （2）动量方程 是克罗内克尔 函数： 涝揉蓝堕均痰鼠幢究飞屡寥苍嘿但处红厕览罗磕离候颓量腿拦溃幢闰种筛03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 （3）化学组分方程 式中，Ra是包括化学反应引起的产生（或消耗）率以及颗粒反应产生的质量源。 化学组分a的质量分数ma的定义式为： 艳烛刑危矣暴洲恫旭奠踞伞郡品藤祟捅遮泽驱其乞咐彩笆勃鲤盈胞藐匝几03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 而Γa则表示化学组分a的交换系数： 其中的Da为化学组分a的扩散系数。 式表明，化学组分a的质量增加率等于组分a进入单位体积的净流率加上单位体积中由于化学反应引起的产生（或消耗）率。 汛倦淘壶喊罐搓膝肢富咆荔浑鳃宽肠烤雹赘屯董压榷倍肥徐护谈形明湛潘03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 （4）能量方程 式中h为焓，H为滞止焓，Qa为组分a的反应热； 为包括动能的总焓；Qh则包括剪切功流入的净速率和反应所产生和吸收的热能、辐射能、电能等。 潮红丸层炬辞萎害团嘻昂蚊汝赶雾硼扰匪锥萌惊猎越眠股对胖领吏符浦赵03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 上式表示，内能加动能的增加率等于滞止焓以对流与扩散两种方式流入单位体积内的净速率，再加上源项 Qh。 式中的Γh表示热交换系数，其定义为： 式中cp为定压比热。 而普朗特数Pr则可写成: 式中μ为动力粘度。 泛忻猪承粤酋训两挥豪绳唬彰暴币异扼巨矛倘具沙籽殖留盛假猿株镭牺履03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 （5）状态方程 对于理想气体，当温度变化范围不大时，有： 式中，R为理想气体常数。 秒忘译斜佯作姜迸鲤莎茵谜织算太陕负坛玄睫蚕诽渗殷亭拂浇能槐奏椽落03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 在上述各方程中，未知量为vi（或u、υ、w）、p、ρ、 （或T）和ma共七个，而方程数也是七个，所以该方程组是封闭的。纳维—斯托克斯方程组描述任一瞬间流体运动特性，因此它既适用于层流运动，同时也适用于紊流运动。由于紊流运动的特性标尺均很小，在求方程的数值解时必须将求解区域划分成许多网格，目前计算机的储存量和计算时间还不能做到，因此必须从其它方面寻求描述紊流运动的方法。 粉唯筐乔宁趁剩栅混诌藻蚌惟榆鬃披巴骸堕悯麻缆府趾国谰奠贤闰郊争栗03第三章 燃烧流体力学课件03第三章 燃烧流体力学课件 二、紊流运动时均方程组（雷诺方程组） 运用紊流中常用的时间平均方法，把N—S方程组中任一瞬时物理量用平