火焰加速与爆燃转爆轰的化学-扩散模型：遗传算法与优化程序
流体动力学
2017-09-04 v1
摘要
在反应流中构建火焰加速和爆燃转爆轰(DDT)的多维数值模拟时，最困难和最重要的部分之一是找到一个可靠且计算成本可承受的化学与扩散特性模型。对于真实场景的模拟，完整的详细化学模型在计算上是不可行的。此外，它们对于高温高压的含激波流动通常不准确。本文提出了一种通用方法，用于开发一个自动化程序来确定简化化学-扩散模型的反应参数，以模拟化学计量甲烷-空气和乙烯-氧气混合物中的火焰加速和DDT。该程序结合使用遗传算法和Nelder-Mead优化方案，为基于Arrhenius形式的反应物到产物转化反应速率寻找最优反应参数。该模型找到六个最优反应参数，以重现六个目标火焰和爆轰特性。优化程序的结果表明，当在一维反应Navier-Stokes模拟中使用这些最优反应参数时，能够紧密重现化学计量甲烷-空气和乙烯-氧气混合物的目标火焰和爆轰特性。当将这些反应参数作为输入，用于在充满障碍物的通道中对化学计量甲烷-空气进行二维火焰加速和DDT模拟时，模拟结果紧密跟随实验中观察到的向爆轰的转变。这种为所提出的反应模型寻找参数的自动化程序，使得模拟大型复杂场景中的火焰和爆轰行为成为可能，否则这将是一个无法计算的问题。
引用
@article{arxiv.1709.00096,
title = {Chemical-Diffusive Models for Flame Acceleration and Transition to Detonation: Genetic Algorithm and Optimization Procedure},
author = {Carolyn R. Kaplan and Alp Ozgen and Elaine S. Oran},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.00096},
year = {2017}
}
备注
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