一种基于详细化学动力学评估化学时间尺度的计算高效稳健方法
计算工程、金融与科学
2022-10-12 v1
摘要
湍流反应流出现在诸多工程应用中，如化学反应器与发电设备（燃气轮机与内燃机）。湍流反应流以两个主要时间尺度为特征，即流动时间尺度与化学（或反应）时间尺度。理解流动与反应动力学的相对时间尺度十分重要，不仅关乎准确模拟这些设备所需模型的选择，也关乎其设计/优化研究。化学时间尺度有若干定义，大体可分为代数法或基于特征值的方法。计算复杂度（及代价）取决于化学时间尺度的评估方法与化学反应机理的规模。在采用详细化学机理的大规模多维模拟中，评估反应时间尺度方法的代价与稳健性是重要考量。本工作中，我们提出一种基于代数法、计算高效且稳健的化学时间尺度评估方法。针对一系列燃料-空气混合物、压力与温度条件，将这一新方法与其他传统方法进行比较。此外，还给出了与发电设备相关条件下燃料-空气混合物的化学时间尺度。所提方法在所有研究的 1 种案例中均展现出与基于特征值方法相同的时间特性且无额外计算代价。因此，该方法有潜力用于需要计算 Damkohler 数的多维湍流反应流模拟。
引用
@article{arxiv.2210.04894,
title = {A Computationally Efficient, Robust Methodology for Evaluating Chemical Timescales with Detailed Chemical Kinetics},
author = {S. M. Aithal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04894},
year = {2022}
}