发动机工况下早期火焰核发展期间全局放热率的DNS研究
流体动力学
2020-02-04 v2
摘要
尽管早期火焰核发展对于降低火花点火发动机循环变动具有高度技术相关性，但为了促进稳健的早期火焰生长，仍需要对缸内主导现象有更好的基本理解。为了隔离小尺度和大尺度湍流运动对年轻火焰核的影响，设计了一个代表发动机部分负荷工况的三维DNS数据库。分析聚焦于火焰位移速度和火焰面积，以研究火焰结构和火焰几何形状对全局燃烧速率演化的影响。结果表明，尽管Karlovitz数高达13（处于常规发动机运行的上限范围），但未观察到小尺度湍流混合导致的平均火焰结构增厚。在点火效应衰减后，在考虑的单位Lewis数条件下，火焰法向位移速度恢复了层流无拉伸预混火焰的特性。全局放热率的运行间差异主要归因于火焰核面积动力学。火焰面积平衡方程的分析表明，湍流通过影响曲率演化引起随机的火焰核面积增长，而非通过应变诱导总火焰面积生成的变异。进一步表明，在具有与所研究火焰核相似表面积的完全发展平面火焰的局部片段中，会出现火焰面积变化率的 temporal 变化。与早期火焰核相反，这些效应可完全归因于负曲率火焰区域的曲率变化。
引用
@article{arxiv.1908.07556,
title = {DNS Study of the Global Heat Release Rate During Early Flame Kernel Development under Engine Conditions},
author = {Tobias Falkenstein and Seongwon Kang and Liming Cai and Mathis Bode and Heinz Pitsch},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07556},
year = {2020}
}