[发明专利]基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法

权利要求书

1.基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立用于描述特定气体及其空间驻留时间的欧拉输运方程；

S2：根据建立的欧拉输运方程设置限定条件；

S3：对燃烧室内流场结构进行模拟计算，获得燃烧室稳态流场结构，选取燃烧室下游一预定截面(7)进行统计，得到特定气体在特定空间内的平均驻留时间。

2.根据权利要求1所述的基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法，其特征在于，所述S1过程中，欧拉输运方程具体如下：

其中，ρ是流场中当地气体的密度，U是速度矢量，D是组分扩散系数，t是流场仿真对应的物理时间，z表征所需追踪的特定气体在当地气体所占的质量分数，τ_res,z为特定气体z在特定空间范围内的驻留时间累积，与物理时间t具有相同的单位量纲，H为空间阶跃函数，用于判断当前位置是否位于特定空间内；

得到其数学表述为

对以上欧拉输运方程的离散与数值求解，获得流场内所关注气体质量分数z和其对应的特定空间内驻留时间累积量τ_res,z的空间分布。

3.根据权利要求1所述的基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法，其特征在于，所述S2过程中，限定条件具体包括加入特定气体对应质量分数和特定空间内累计驻留时间的初值条件和边界条件。

4.根据权利要求1所述的基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法，其特征在于，所述S3过程具体包括以下步骤：对欧拉输运方程的离散和数值求解，得到流场内特定气体质量分数z和其对应的特定空间内驻留时间累积量τ_res,z的空间分布，通过对上述两个物理量的积分处理，得到流过流场内下游预定截面(7)的特定气体在特定空间内的平均驻留时间，计算公式如下：

其中，为截面A上微元面积矢量点乘的积分。

5.凹腔驻涡燃烧室内气体在驻涡回流区驻留时间的评估方法，基于权利要求1至4任一所述的基于欧拉场输运方程的驻涡燃烧室气体驻留时间评估方法，其特征在于，包括驻涡值班级燃烧区和主燃烧区，驻涡值班级燃烧区包括凹腔前壁进气口(1)和凹腔后壁进气口(2)，驻涡值班级燃烧区内设有凹腔主涡回流区(4)和凹腔副涡回流区(5)，主燃烧区包括燃烧室主流进气口(3)和燃烧室出口(8)，主燃烧区相对驻涡值班级燃烧区的下游设有预定截面(7)，其中S2种的限定条件包括如下：

混合z和凹腔内驻留时间累积量τ_res,z的全场初始值均设置为0；计算域中存在壁面和三个入口和一个出口设置相应的边界条件；壁面和出口均设置为零梯度边界条件；在凹腔前壁进气口(1)设置(z＝1,τ_res,z＝0)，在凹腔后壁进气口(2)和燃烧室主流进气口(3)设置(z＝0,τ_res,z＝0)；阶跃函数H在仿真过程中保持不变，设置全场初值，不需设置边界条件；其中，凹腔驻涡区域(6)内设置为H＝1；其余位置设置为H＝0。