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基于孔隙尺度的随机填充型多孔介质内湍流预混燃烧的模拟研究
摘要：
随着能源需求的不断增长，燃烧过程的优化成为了一个重要的研究领域。多孔介质内湍流预混燃烧是一种具有广泛应用前景的燃烧方式。本文基于孔隙尺度，利用数值模拟方法研究了随机填充型多孔介质内湍流预混燃烧的特性。通过分析流场、温度场和化学反应特性，得出了一些对于多孔介质湍流预混燃烧优化的重要结论。
引言：
湍流预混燃烧是一种常见的燃烧方式，广泛应用于工业炉、发动机等领域。随机填充型多孔介质是一种常见的多孔介质结构，具有复杂的流动和反应特性。以往的研究多集中在研究多孔介质内传质过程，对于湍流预混燃烧特性研究相对较少。
方法：
本研究使用计算流体力学方法，基于孔隙尺度模拟了随机填充型多孔介质内湍流预混燃烧的过程。首先，根据多孔介质的实际结构，建立了三维仿真模型。然后，采用Navier-Stokes方程和质量守恒方程，模拟了流体在多孔介质中的流动过程。最后，考虑到化学反应的影响，采用化学动力学模型，模拟了燃烧过程。
结果与讨论：
通过数值模拟，得到了多孔介质内的流场和温度场分布，以及燃烧产物的浓度分布。研究发现，多孔介质内的流场呈现出复杂的湍流结构，存在不均匀的流动分布。随机填充型多孔介质内的湍流强度与孔隙度、孔隙结构等因素密切相关。同时，随机填充型多孔介质内的燃料混合程度也会受到孔隙结构的影响。
此外，研究还发现多孔介质内的燃烧过程受到化学反应的限制。在燃烧过程中，燃料和氧气的混合与扩散是主要的控制因素。由于多孔介质的存在，燃料和氧气的混合速度较慢，从而限制了燃烧的速度。
结论：
本研究基于孔隙尺度，利用数值模拟方法研究了随机填充型多孔介质内湍流预混燃烧的特性。研究结果对于多孔介质湍流预混燃烧优化具有重要意义。进一步研究可以考虑优化多孔介质的孔隙结构，以提高湍流强度和燃料和氧气的混合程度，从而改善燃烧效果。
关键词：孔隙尺度，随机填充型多孔介质，湍流预混燃烧，数值模拟，优化
参考文献：
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