受煤燃烧实验室赵海波老师及动力机械与工程系鲁昊老师之邀,剑桥大学陈帜博士于2018年12月14日访问我校,并于上午10:00在煤燃烧实验室315开展了题为面向航空发动机和重型燃气轮机应用的湍流燃烧与热声振荡数值模拟的研究报告。
陈帜博士现就职于剑桥大学,工程系博士后研究员、罗宾逊学院青年会士。2012年获华中科技大学能源与动力工程、英国伯明翰大学机械工程双学士学位。2017年获剑桥大学工程博士学位。博士期间曾获剑桥大学海外留学生基金博士奖学金、英国工程与自然科学基金委国家超级计算机最佳应用项目奖等荣誉。主要从事的学术研究方向为湍流燃烧和热声不稳定性数值模拟,已在《Combustion and Flame》、《Proceedings of the Combustion Institute》等多个燃烧领域权威杂志作为第一或通讯作者发表了10余篇SCI论文,国际大会报告20余次。报告人发展的改良小火焰湍流燃烧模型得到了国际学术界和工业界的高度评价,已经被多家国际领先企业如罗-罗、三菱、西门子等采用于航空发动机和燃气轮机燃烧室的研发。此外,还担任《Proceedings of the Combustion Institute》等期刊审稿人,TNF-Workshop等重要国际会议学术委员会成员。
陈帜博士的报告持续了约2个小时。他首先简要介绍了剑桥大学流体力学研究的历史渊源及一些相关的重要人物。之后介绍了汽车、航空以及发电等领域应用面临的燃烧效率、稳定性和污染物排放这三个主要问题。这些问题的产生源自于燃烧中的湍流、混合、化学反应和传热传质等物理过程,以及它们在不同时间、空间尺度上的相互作用。本报告首先介绍了湍流燃烧数值模拟的研究现状,近年来计算流体力学 (CFD) 和高性能计算(HPC) 的发展迅速,极大的促进了数值模拟在湍流燃烧领域的应用。然而,在发动机复杂几何和工况下直接求解三维、可压缩的多尺度、多组分、多元输运的N-S方程依然是遥不可及。因此,工程应用中必须将计算成本降低到一个平均的尺度(雷诺平均–RANS)或是一系列瞬态的大尺度(大涡模拟–LES), 其余未解析的尺度则用湍流燃烧数值模型来描述。然后重点讲述了他在剑桥大学课题组研究发展的改良小火焰模型FlaRe,以及此模型在不同实验室和工业燃烧器算例中的验证。随后本报告讨论了了跟工业应用更加相关的实际问题如着火、吹熄、燃烧噪声、特别是数值模拟在当前最热点的热声振荡与燃烧不稳定性问题中的应用。报告结束后,陈帜博士与在座的老师及同学进行了深入的交流,讨论了小火焰模型查表中的内存占用过多、求解器的选择、描述喷雾的模型的粗糙性对整体结果的影响、条件矩模型(CMC) 与小火焰模型的对比、热声震荡导致的旋转的方向问题、热声震荡研究中的内激源与外激源等问题。至此,本次学术讲座圆满结束。
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