用于瞬态惰性喷雾多相模拟的降阶模型
流体动力学
2021-11-11 v2
摘要
在减少交通部门有害温室气体排放的全局努力下,来自可再生能源与碳源的新型生物混合液体燃料因其高能量密度可成为未来推进系统的主要能源形式。为设计和开发用于先进燃烧概念的燃料,有必要基本理解新燃料候选物在燃烧系统中的喷雾与混合性能。在燃料设计过程中,需要筛选大量候选物以得到供进一步详细研究的潜在燃料。对于此类筛选过程,三维(3D)模拟模型在计算上过于昂贵因而不可行。因此,本文中我们提出一种用于惰性喷雾的快速降阶模型(ROM)。该模型基于Wan(1997)由3D多相方程导出的截面平均喷雾(CAS)模型。原模型首先针对广泛的条件与不同燃料进行了测试。通过将最先进的破碎与蒸发模型集成,解决了CAS模型与实验数据间的偏差。提出了蒸气质量分数的输运方程,其对蒸发建模十分重要。此外,通过使用常用的假定概率密度函数(如Rosin-Rammler、对数正态与伽马分布)对液滴尺寸分布建模,将模型扩展以考虑多分散液滴。改进的CAS模型能够预测广泛条件与燃料下宏观喷雾特性的趋势。CAS模型的计算成本比3D模拟方法低至多6个数量级(取决于方法)。这使得该模型不仅可用于新型燃料候选物的快速筛选,也可用于其他适用ROM的场合。
引用
@article{arxiv.2107.13481,
title = {A Reduced-order Model for Multiphase Simulation of Transient Inert Sprays},
author = {A. Deshmukh and T. Grenga and M. Davidovic and L. Schumacher and J. Palmer and M. A. Reddemann and R. Kneer and H. Pitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.13481},
year = {2021}
}
备注
44 pages, 14 figures