含优先扩散的非预混自点火湍流氢火焰 LES-FGM 建模
流体动力学
2024-11-21 v2
摘要
表格化学方法是高效存储流场热化学性质的公认策略。其中，火焰生成流形 (FGM) 是一种广泛使用的技术，仅用少量控制变量生成数据库。构建此类流形要求这些坐标在时空上单调变化。然而，氢的高扩散性可能阻碍这一要求。为避免控制变量（特别是反应进度变量）的非单调性，一种实用变通方法是基于零维 (0D) 反应器而非一维 (1D) 火焰结构进行建表。已有多项工作实现并测试了此类 0D 流形，但主要针对喷雾发动机，其中大部分配比为贫燃，可燃极限以外的信息不相关。本文首次探讨基于均相反应器的建表方法在自点火湍流氢射流研究中的适用性。结果表明，贫燃侧采用均相反应器、富燃侧以外推 1D 火焰结构相结合，方能准确捕捉纯氢火焰的化学反应与扩散效应。随后将该流形耦合至三维湍流混合层的大涡模拟 (LES)，并对比详细化学机制的直接数值模拟。在点火延迟及后续稳态燃烧过程方面均取得良好一致性。进一步开展统计与建模分析，特别是研究 LES 解对滤波宽度、湍流-化学相互作用及多维火焰效应的敏感性，为非预混自点火湍流氢火焰建模提供新见解。
引用
@article{arxiv.2411.08505,
title = {LES-FGM modelling of non-premixed auto-igniting turbulent hydrogen flames including preferential diffusion},
author = {Alessandro Ballatore and Diego Quan Reyes and Hesheng Bao and Jeroen van Oijen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.08505},
year = {2024}
}