Current Trends in the development of Intelligent Unmanned Autonomous Systems He bo, Nie Wansheng, Su Lingyu ( 1 Company of Postgraduate Management, the Academy of Equipment, Beijing 101416, China; Abstract: With regard to the defect of two mix fraction definition basing on one-step global chemical reaction and element vation, a new definition of mixture fraction is presented using the conservation transport equation. and then the consistent equation is derived in detail and proposed basing on the governing equations of laminar opposed-flow diffusion flame and the new definition of mixture fraction. At last, three drawbacks of TWOPNT software which impact the computation stabi lity and eff iciency in resolving the consistent flamelet equations are modified, the val idity of the flamelet equations is approved using numerical result, and the influence of scale dissipation model to the flamelet library is compared and analyzed. The results show that the flam elet Ii- However, the temperature in the vicinity of flame peak and the non-unity Lewis species distribut ion present obvious error using the common flamelet equations. The scale dissipation model considering variable density wouldn't influence the result almost when the density ratio of oxidizer and production and the scale dissipation rate in stoichiometric mix fraction are in minor value Keywords: laminar flow, non-premixed combustion; mixture fraction; flamelet equations; dissipation rate model (英文摘要一般使用一般现在时加被动语态) 质量不守恒,形成了如下物理平面控制方程 1引言 (1) 非预混燃烧现象广泛存于液体火箭发动机等液体推进 剂喷雾燃烧、及战术导弹等固体药柱燃面退移燃烧领域。有 d(FG 限速率化学反应动力学模型的各种数值算法对这些非预 H-2 昆燃烧现象进行仿真计算所面临的主要困难,一方面是化学 反应在组分和能量控制方程产生的刚性化学源项处理,另 9d aY any ax + 方面是精细网格及复杂反应机理中化学组分方程所产生的 ar ay a X O 大量离散控制方程。火焰面方法仅需求解流动控制方程和 个混合分数传输方程,然后根据各网格点的混合分数分布 D 及火焰面方程预先生成的火焰面库,插值得出流场的组分及 温度分布。该方法略去了燃烧流场控制方程中含刚性化学源 pa+A ay Cp ayl ay 项的组分及能量方程,减少了控制方程数量,并有效避免了 流场与化学反应的耦合,现已成为最有效的非预混燃烧数值 +oD上a 1-|+∑hm=0 y 计算方法。(参考文献要按序号引用,且在文中标注) 其中:F(y)=P/2:G()=p/x:常特征值 2物理模型 H=(aP/ax)/x:x、y分别为平行和垂直于火焰方向坐标 、v分别为平行和垂直于火焰方向速度:T、P分别为 2.1物理平面控制方程 流场温度和压力:p、C、λ为混合物密度、定压比热容 热传导系数:x、、CP、D、、m分别为各组分摩 火焰面模型把非预混燃烧火焰等效为一系列微小火焰尔分数、质量分数、定压比热容、混合平均扩散系数、比焓 面,这些小火焰面可等效为氧化剂与燃料在同轴方向上的层质量生成率。 流对撞非预混火焰,在流场参数及组分仅存在垂直于小火焰 面方向梯度的条件下,层流对撞火焰在物理平面的控制方程 可简化为二维平面柱坐标方程。然后,根据不可压流体的相3数值计算方法 似解对连续方程及动量方程进行进一步简化,并在组分传输 为了构造控制器,我们 方程中引入扩散速度修正项修正混合平均扩散系数产生的Current Trends in the Development of Intelligent Unmanned Autonomous Systems He Bo1，Nie Wansheng2，Su Lingyu2 ( 1.Company of Postgraduate Management，the Academy of Equipment，Beijing 101416，China； 2. Department of Space Equipment，the Academy of Equipment，Beijing 101416，China) Abstract: With regard to the defect of two mix fraction definition basing on one-step global chemical reaction and element conser￾vation, a new definition of mixture fraction is presented using the conservation transport equation. and then the consistent flamelet equation is derived in detail and proposed basing on the governing equations of laminar opposed-flow diffusion flame and the new definition of mixture fraction. At last, three drawbacks of TWOPNT software which impact the computation stability and effici ency in resolving the consistent flamelet equations are modified, the validity of the flamelet equations is approved using numerical result, and the influence of scale dissipation model to the flamelet library is compared and analyzed. The results show that the flamelet li￾brary of the consistent flamelet equations and the governing equations using the new mixture fraction definition is almost uniform. However, the temperature in the vicinity of flame peak and the non-unity Lewis species distribution present obvious error using the common flamelet equations. The scale dissipation model considering variable density wouldn’t influence the result almost when the density ratio of oxidizer and production and the scale dissipation rate in stoichiometric mix fraction are in minor value. Keywords: laminar flow; non-premixed combustion; mixture fraction; flamelet equations; dissipation rate model （英文摘要一般使用一般现在时加被动语态） 1 引 言 非预混燃烧现象广泛存于液体火箭发动机等液体推进 剂喷雾燃烧、及战术导弹等固体药柱燃面退移燃烧领域。有 限速率化学反应动力学模型的各种数值算法[1-3]对这些非预 混燃烧现象进行仿真计算所面临的主要困难，一方面是化学 反应在组分和能量控制方程产生的刚性化学源项处理，另一 方面是精细网格及复杂反应机理中化学组分方程所产生的 大量离散控制方程。火焰面方法[4-6]仅需求解流动控制方程和 一个混合分数传输方程，然后根据各网格点的混合分数分布 及火焰面方程预先生成的火焰面库，插值得出流场的组分及 温度分布。该方法略去了燃烧流场控制方程中含刚性化学源 项的组分及能量方程，减少了控制方程数量，并有效避免了 流场与化学反应的耦合，现已成为最有效的非预混燃烧数值 计算方法。(参考文献要按序号引用,且在文中标注） 2 物理模型 2.1 物理平面控制方程 火焰面模型把非预混燃烧火焰等效为一系列微小火焰 面，这些小火焰面可等效为氧化剂与燃料在同轴方向上的层 流对撞非预混火焰，在流场参数及组分仅存在垂直于小火焰 面方向梯度的条件下，层流对撞火焰在物理平面的控制方程 可简化为二维平面柱坐标方程。然后，根据不可压流体的相 似解对连续方程及动量方程进行进一步简化，并在组分传输 方程中引入扩散速度修正项修正混合平均扩散系数产生的 质量不守恒，形成了如下物理平面控制方程[8]： ( ) ( ) dF y G y dy = (1) 2 3 2 0 d FG G d d G H dy dy dy           − + + =             (2) 1 0 i i i i i i N k k i k i k k Y Y Y X v D t y y X y Y X Y D m y X y     =       + −             + − =        (3) P P , 1 1 P 1 1 0 N N i i i i i i i i i T T T v t y C y y Y X T C D h m X y C y     = =       + −             + − + =         (4) 其中： F y v ( ) 2 =  ； G y u x ( ) =  ；常特征值 H P x x =   ( ) ；x 、 y 分别为平行和垂直于火焰方向坐标； u 、 v 分别为平行和垂直于火焰方向速度； T 、 P 分别为 流场温度和压力；  、CP 、 为混合物密度、定压比热容、 热传导系数； Xi 、Yi 、CP,i 、Di 、 i h 、 mi 分别为各组分摩 尔分数、质量分数、定压比热容、混合平均扩散系数、比焓、 质量生成率。 …… 3 数值计算方法 为了构造控制器，我们……