航空发动机燃烧室湍流仿真工程师岗位招聘考试试卷及答案

航空发动机燃烧室湍流仿真工程师岗位招聘考试试卷及答案填空题（每题1分，共10分）1.燃烧室湍流仿真中，k-ε模型属于______湍流模型。2.航空发动机燃烧室按结构分为环管型、环形和______型。3.湍流仿真离散控制方程的常用方法不包括有限元法、有限差分法，还包括______。4.燃烧室点火仿真中，湍流-化学反应耦合的常用模型是______（涡破碎模型）。5.衡量网格单元扭曲程度的指标是______。6.燃烧室出口温度分布（CDA）的核心要求是______。7.湍流脉动速度均方根与平均速度的比值称为______。8.旋流流动的关键参数是______。9.大涡模拟（LES）中，小尺度湍流用______模型封闭。10.燃料-空气混合比的点火极限包括贫油极限和______极限。单项选择题（每题2分，共20分）1.工程中高雷诺数复杂流动常用的湍流模型是（）A.标准k-εB.DNSC.LESD.RSM2.旋流数S的定义是（）A.切向动量/轴向动量B.切向动量通量/轴向动量通量C.轴向动量/切向动量D.轴向动量通量/切向动量通量3.适合燃烧室复杂几何的网格类型是（）A.结构化六面体B.非结构化四面体C.混合网格D.笛卡尔网格4.EDM模型的核心假设是（）A.反应由湍流混合控制B.反应由化学动力学控制C.湍流与反应无耦合D.仅考虑小尺度湍流5.LES与RANS的主要区别是（）A.LES计算量更小B.LES直接求解大尺度湍流C.RANS求解所有湍流尺度D.LES无需亚格子模型6.燃烧室出口热点温度不应超过涡轮允许温度的（）A.5%B.10%C.15%D.20%7.壁面函数用于（）A.模拟壁面反应B.模拟壁面脉动C.处理高雷诺数近壁区D.计算壁面热通量8.燃料雾化常用破碎模型是（）A.KH-RTB.k-εC.RSMD.SGS9.需用LES而非RANS的场景是（）A.稳态流动B.低雷诺数流动C.简单几何D.非稳态涡破碎10.质量守恒方程离散需满足（）A.能量守恒B.连续性C.动量守恒D.反应守恒多项选择题（每题2分，共20分）1.燃烧室湍流仿真需考虑的物理过程包括（）A.湍流流动B.燃料雾化C.化学反应D.传热传质2.属于RANS的湍流模型有（）A.标准k-εB.LESC.RSMD.可实现k-ε3.网格划分关注的指标有（）A.网格数量B.单元质量C.壁面法向分辨率D.网格颜色4.湍流-化学反应耦合模型包括（）A.壁面函数B.EDMC.PDF模型D.层流小火焰模型5.CDA的评价指标包括（）A.平均温度B.热点温度C.均匀性系数D.湍流强度6.LES的优点是（）A.捕捉非稳态结构B.计算量与DNS相当C.比RANS准确D.无需初始条件7.点火仿真需输入的参数有（）A.点火能量B.燃料类型C.发动机推力D.环境压力8.数值扩散的影响因素包括（）A.网格质量B.离散格式C.时间步长D.湍流模型9.燃烧室性能指标包括（）A.燃烧效率B.CDAC.点火可靠性D.排放特性10.非结构化网格包括（）A.六面体B.四面体C.三棱柱D.笛卡尔网格判断题（每题2分，共20分）1.DNS无需湍流模型，可求解所有湍流尺度。（）2.旋流数越大，火焰稳定性越差。（）3.有限体积法核心是守恒律，适合湍流仿真。（）4.LES计算量随雷诺数线性增加。（）5.CDA热点温度越高越好。（）6.湍流强度是脉动速度平均值与平均速度的比值。（）7.壁面函数仅适用于高雷诺数近壁区。（）8.燃料越富油，燃烧效率越高。（）9.可实现k-ε比标准k-ε更适合旋流流动。（）10.时间步长越大，结果越准确。（）简答题（每题5分，共20分）1.简述k-ε模型的原理及适用范围。2.燃烧室CDA均匀性的重要性及仿真优化方法。3.LES与RANS在燃烧室仿真中的差异。4.常用湍流-化学反应耦合模型及核心思想。讨论题（每题5分，共10分）1.如何通过湍流仿真优化燃烧室点火可靠性？需考虑哪些关键因素？2.燃烧室湍流仿真中数值误差的影响及控制方法？---答案部分填空题答案1.雷诺平均2.分管3.有限体积法4.EDM5.扭曲度6.温度均匀性7.湍流强度8.旋流数9.亚格子尺度（SGS）10.富油单项选择题答案1.A2.B3.C4.A5.B6.D7.C8.A9.D10.B多项选择题答案1.ABCD2.ACD3.ABC4.BCD5.ABC6.AC7.ABD8.ABCD9.ABCD10.BC判断题答案1.√2.×3.√4.×5.×6.×7.√8.×9.√10.×简答题答案1.k-ε模型原理：通过求解湍动能\(k\)和耗散率\(\varepsilon\)输运方程，封闭雷诺应力项。\(k\)描述湍流脉动动能的产生/输运/耗散，\(\varepsilon\)描述\(k\)的耗散速率。适用范围：高雷诺数、稳态/准稳态湍流，如燃烧室稳态性能评估；不适用于低雷诺数、强旋流/分离流（需改进模型）。2.重要性：CDA均匀性直接影响涡轮寿命（热点导致热疲劳）和发动机效率。优化方法：①调整旋流器结构（优化旋流数、叶片角度）增强混合；②优化喷嘴布局（环向均匀分布）改善雾化；③调整扩压段几何减少回流区；④采用PDF模型耦合详细反应；⑤提高关键区域网格分辨率。3.差异：①尺度处理：RANS平均所有湍流尺度，LES直接求解大尺度、小尺度用SGS封闭；②精度：LES捕捉非稳态结构（涡振荡），精度高于RANS；③计算量：LES远大于RANS（适合非稳态研究，RANS适合工程批量计算）；④适用场景：LES用于点火/熄火等非稳态，RANS用于稳态性能评估。4.常用模型：①EDM：反应速率由湍流混合控制，忽略详细动力学；②PDF模型：用组分浓度PDF描述脉动，耦合详细反应；③层流小火焰模型：湍流涡携带小火焰，传播由涡输运控制。核心思想：解决湍流脉动与化学反应速率的耦合问题，提高燃烧仿真精度。讨论题答案1.优化思路：①模拟点火源附近湍流（回流区大小、湍流强度），确保点火能量穿透脉动；②耦合KH-RT雾化模型模拟液雾分布；③采用EDM+点火延迟模型模拟反应。关键因素：点火能量（需大于湍流耗散）、点火位置（靠近回流区中心）、环境压力/温度（高空点火）、雾化质量（液雾粒径）、湍流强度（适中增强混合，过强吹熄）。2.误差影响：①数值扩散模糊湍流结构，