鍋爐爐內(nèi)流場的數(shù)值模擬主要分為氣相湍流流動(dòng)數(shù)值模擬和氣固兩相流動(dòng)數(shù)值模擬。
（1）氣相流動(dòng)的數(shù)值模擬
目前氣相湍流模擬主要有直接數(shù)值模擬(DNS)、大渦模擬(LES)、離散渦模擬
(DVS)和雷諾時(shí)均方程出發(fā)的統(tǒng)觀模擬四種模型。
直接數(shù)值模擬(DNS)：是在湍流尺度網(wǎng)格內(nèi)不引入任何封閉模型前提下對(duì)Navier-Stokes (N-S)方程直接求解，這種方法能對(duì)湍流流動(dòng)中最小尺度渦進(jìn)行求解，要求大量的網(wǎng)格點(diǎn)和時(shí)間步長以達(dá)到統(tǒng)計(jì)的穩(wěn)定狀態(tài)，因此，DNS僅用于雷諾數(shù)相對(duì)較低的湍流流動(dòng)模擬。
大渦模擬(LES)：基于網(wǎng)格尺度封閉模型及對(duì)大尺度渦進(jìn)行直接求解N-S方程的大渦模擬方法可以模擬湍流發(fā)展過程中的一些細(xì)節(jié)，但由于其計(jì)算量仍很大，也僅僅用于比較簡單的剪切流動(dòng)和管流。
離散渦模擬(DVS)：DVS目前用來模擬湍流中大尺度粘附結(jié)構(gòu)，可最直接運(yùn)用于粘性效應(yīng)可忽略的高雷諾數(shù)情況，能獲得混合層和尾渦中大尺度渦旋機(jī)理的本質(zhì)，目前也得到了一定程度的運(yùn)用。
雷諾時(shí)均方程出發(fā)的統(tǒng)觀模擬：以上三種方法由于計(jì)算技術(shù)和自身的發(fā)展不夠成熟等因素的限制，運(yùn)用到具有實(shí)際意義的工程中仍有相當(dāng)困難。現(xiàn)在及未來一段時(shí)間內(nèi)可用于工程上的模擬方法仍然是由雷諾時(shí)均方程出發(fā)的統(tǒng)觀模擬方法。這類模型是將雷諾時(shí)均方程及湍流特征量輸運(yùn)方程中的高階未知關(guān)聯(lián)項(xiàng)用時(shí)均量來表達(dá)，從而使雷諾時(shí)均方程封閉，目前運(yùn)用最廣的是k-E雙方程模型。
（2）氣固兩相流動(dòng)數(shù)值模擬
氣相流場中加入顆粒相，描寫兩相流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參量與單相流動(dòng)相比幾乎增加一倍，另外各相的體積濃度、分散相顆粒的大小、各相的物理性質(zhì)和流動(dòng)形態(tài)都有很大的變化，氣固兩相流模擬中顆粒相的模擬成為關(guān)鍵。目前兩相流的數(shù)值模擬主要有兩種方法：一種是把流體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)而把顆粒相作為離散體系，在拉格朗日坐標(biāo)系下描述顆粒運(yùn)動(dòng)的軌道模型；另一種則是把流體作為連續(xù)介質(zhì)，把顆粒相作為擬流體介質(zhì)在歐拉坐標(biāo)系下描述顆粒群運(yùn)動(dòng)的雙流體模型。氣固兩相模型又可具體分為：無滑移模型、軌道模型和雙流體模型。
無滑移模型：這種模型不考慮相間的溫度和速度滑移，直接把單相流體的概念推廣到懸浮流中，把整個(gè)懸浮流看成一種單一流體，不需要顆粒的動(dòng)量和能量方程，只需解顆粒群的質(zhì)量方程，這種模擬方法的最大優(yōu)點(diǎn)是簡單，但離實(shí)際情況相差較大，因而不適宜工程運(yùn)用。
軌道模型：考慮了顆粒相與流體相的相互作用，易于描述單顆粒的復(fù)雜經(jīng)歷，又可分為：確定軌道模型和隨機(jī)軌道模型。確定軌道模型不考慮顆粒的湍流擴(kuò)散，通過引入隨機(jī)軌道或漂移速度修正軌道位置來反映顆粒擴(kuò)散；隨機(jī)軌道法直接在拉格朗日坐標(biāo)系下求解瞬態(tài)顆粒運(yùn)動(dòng)方程，考慮流體脈動(dòng)對(duì)顆粒的作用，計(jì)算顆粒的隨機(jī)軌道和其變化經(jīng)歷，一般認(rèn)為流體湍流局部各向同性、脈動(dòng)速度符合當(dāng)?shù)氐母咚狗植肌?br /> 雙流體模型把顆粒相看成與流體相占據(jù)同一空間而且相互滲透的擬流體，空間各點(diǎn)流體與顆粒都有各自不同的速度、溫度、體積分?jǐn)?shù)和相對(duì)滑移。顆粒群有自身的質(zhì)量、動(dòng)量和能量的湍流輸運(yùn)，顆粒相可按初始和當(dāng)?shù)爻叽绶纸M，顆粒相的模擬是雙流體模型發(fā)展的核心。
