基于正交矩的方法在湍流预混燃烧中的评估
流体动力学
2022-10-20 v2
摘要
传输概率密度函数(PDF)方法被广泛用于模拟具有强湍流-化学相互作用的湍流火焰。直接求解PDF的数值方法常被使用,例如拉格朗日粒子法或随机场(SF)方法。然而,特别是对于以高反应速率和薄反应区为特征的预混燃烧构型,需要在物理空间和组分空间中都进行精细的PDF分辨率,导致高昂的数值成本。求解PDF的一种替代方法是矩方法,该方法已在广泛应用范围内显示出数值高效性。本工作中,两种基于正交矩的矩封闭在湍流预混燃烧背景下得到评估。基于正交矩的矩方法(QMOM)和近期开发的扩展QMOM(EQMOM)与查表化学方法结合使用,以近似组分PDF。两种封闭首先应用于一个成熟的PDF方法基准案例——具有不完全混合的活塞流反应器,并与拉格朗日粒子法和SF方法获得的参考结果进行比较。其次,模拟了一组湍流预混甲烷-空气火焰,改变Karlovitz数和湍流长度尺度。所获得的湍流火焰传播速度与SF参考解进行比较。此外,研究了使用QMOM模拟这些预混火焰的空间分辨率需求,并与SF的需求进行比较。结果表明,QMOM和EQMOM方法均能很好地复现湍流火焰特性。另外,研究表明矩方法相比SF方法需要更低的空间分辨率。
引用
@article{arxiv.2102.03617,
title = {Evaluation of Quadrature-based Moment Methods in turbulent premixed combustion},
author = {Martin Pollack and Federica Ferraro and Johannes Janicka and Christian Hasse},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.03617},
year = {2022}
}
备注
Cover page added