气固两相湍流与燃烧相互作用的直接数值模拟和实验研究

气固两相湍流燃烧过程极其复杂，涉及到气固两相间、湍流和反应间的相互作用，是国际上的研究前沿。本项目用高精度数值格式和大规模并行计算方法，对气固两相湍流燃烧进行直接数值模拟研究，揭示湍流瞬态细观涡结构，火焰瞬态细观结构以及火焰面受湍流作用而发生的扭曲和皱褶，气相湍流燃烧对颗粒相燃烧的影响，颗粒相燃烧对气相湍流燃烧的影响，不同尺寸的颗粒燃烧对气相湍流涡结构、火焰结构的作用机理。用直接数值模拟数据库，对现有的RANS模拟的湍流燃烧模型和大涡模拟的亚网格燃烧模型进行校验和评价，提出改进方法。采用高分辨率的高速摄影仪、全息PIV、PLIF等测量手段，对湍流两相燃烧的火焰瞬态结构和涡结构进行实验研究，并检验直接数值模拟结果。研究结果将对气固两相湍流燃烧机理提供新的认识，推动燃烧学的新发展，并且将使工程问题数值模拟达到新的高度。