预混旋流燃烧中火焰与流动条件下的涡量输运
流体动力学
2020-09-02 v1
摘要
本文对Karlovitz数在20-50之间的预混旋流燃烧中的火焰诱导涡量生成输运进行了实验分析。此类火焰具有大尺度压力场——除与小尺度湍流涡相关的压力场外——可与密度梯度相互作用产生斜压扭矩。利用同步层析粒子图像测速和甲醛平面激光诱导荧光测量，获得高分辨率速度和进度变量场。这使得能够对涡量生成输运方程中的各项进行统计评估。通过将斜压扭矩条件化于流体在瞬时火焰锋面内、火焰刷内以及燃烧室内轴向位置，评估了小尺度和大尺度压力梯度的影响。在所研究的所有条件下，斜压扭矩都是涡量生成输运的重要贡献者，其量级与涡管拉伸和黏性扩散相当。斜压扭矩对涡量生成的衰减和产生分别倾向于发生在瞬时火焰面的反应物侧和产物侧。然而，斜压扭矩的大小同样强烈依赖于在燃烧室中的位置。因此，小尺度和大尺度压力场均可通过斜压扭矩导致显著的涡量变化。这既证明火焰诱导的涡量动力学在旋流燃烧中十分重要，也证明大尺度依赖于几何的流场可影响火焰生成的湍流。
引用
@article{arxiv.2006.09940,
title = {Flame- and flow-conditioned vorticity transport in premixed swirl combustion},
author = {Askar Kazbekov and Adam M. Steinberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.09940},
year = {2020}
}
备注
Preprint submitted to Proceedings of the Combustion Institute