题目：超声速湍流燃烧的计算

超声速燃烧现象及其应用由于下一代高超声速飞行器的研究受到越来越广泛的重视，采用数值模拟方法对超声速燃烧过程进行仿真，是研究超声速燃烧的主要手段之一。本文应用简化概率密度函数（PDF）方法数值模拟了湍流情况下超声速气流燃烧现象，应用高斯分布描述温度脉动与化学反应的相互作用，应用Girimaji提出的多组份联合 分布描述多标量混合过程，不需要对反应机理做出假设，适用于将详细（或简化）化学反应机理直接应用于超声速燃烧流场的计算过程。文中计算了两组共轴喷嘴超声速点火实验，详细分析了这一计算模型在计算流场中发挥作用的机制，计算结果表明了考虑湍流化学反应相互作用情况下的化学反应速率与不考虑湍流化学反应相互作用情况下的化学反应速率具有明显的差别，应用湍流燃烧模型的计算结果与实验数据符合的更好。两组高速流动的燃烧实验计算结果表明，考虑温度脉动的简化PDF方法改进超声速流场中化学反应的计算效果。超声速气流由于在流场中驻留时间短，点火问题对燃烧发生过程和部件性能具有重要意义，简化PDF方法对湍流情况下点火问题的计算具有优势，较准确预报了点火的位置，为详细考查燃烧在整个超声速流场中的发生发展过程提供了条件。研究工作过程中还开发了模块化的应用软件，便于集成到现有的流场计算程序中，为这一模型在超燃冲压发动机性能计算中的应用提供了条件。