面向复杂几何中燃烧高阶直接数值模拟的无网格框架
流体动力学
2024-01-24 v2
摘要
湍流燃烧的多尺度特性需要准确且计算高效的方法来进行直接数值模拟（DNS）。该领域长期由高阶有限差分法主导，其缺乏针对真实环境中复杂几何及火焰-湍流-结构相互作用模拟的灵活性与自适应性。本工作中，我们引入一种基于高阶无网格离散结合有限差分的预混燃烧 DNS 新方法，可在非平凡几何中实现高阶模拟。该方法通过一系列二维与三维、层流与湍流、反应与惰性流动进行了验证。本方法 a) 对层流火焰与惰性湍流的 DNS 具有与高阶有限差分法相当精度的分辨能力，b) 可捕捉非定常钝体稳定火焰的动力学，c) 能够模拟火焰-湍流相互作用，结果与已发表数据在定性上吻合良好。本工作为复杂几何中的燃烧 DNS 铺平了道路，提供了基于浸没边界结构化网格或非结构网格方法的替代途径。我们提出了采用本方法的进一步研究，将有助于理解非平凡几何中的基础火焰动力学。计划中的自适应性发展以及将无网格构造扩展至全三维将提升该方法的价值，并支持向真实几何 DNS 推进。
引用
@article{arxiv.2310.02200,
title = {A mesh-free framework for high-order direct numerical simulations of combustion in complex geometries},
author = {Jack R. C. King},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.02200},
year = {2024}
}
备注
revision submitted CMAME Jan 2024