基于伴随的稳态炭粒燃尽敏感性分析

煤粉燃烧模拟依赖多种模型,以正确近似流动、化学反应及固体颗粒行为。这些模型又依赖多个模型参数,它们通过实验或小尺度模拟确定并含有一定不确定性。输运、颗粒物理与化学的竞争效应引发多种尺度与迥异动力学,使该问题分析极具挑战。因此,本文以单固体颗粒的稳态燃烧过程作为研究起点。另一复杂之处在于,此类模拟中大量参数的存在使纯前向敏感性分析方法代价极高且几乎不可行。为此,提出采用基于伴随的算法来识别与量化潜在敏感性与不确定性。该伴随框架在分析了大输入空间时具显著优势,因为一次前向与后向扫描即可给出对所有关注参数的敏感性信息。为考察此类方法的适用性,考虑了离散与连续伴随,并与有限差分及前向敏感性分析等常规方法比较。针对描述空气与富氧大气的两种不同自由流组分,报告了若干关注量及相对于相关燃烧参数的敏感性。本研究作为未来研究的基准,后续将考虑非稳态乃至湍流情形。