亥鲖火焰中全球不稳定性发生的临界现象
流体动力学
2024-11-20 v3
摘要
我们研究了在层流环形喷流中锐化甲烷-空气V型火焰的自激轴对称振荡。该火焰锚定于中心体边缘附近，形成倒置锥形，最强的涡旋集中在环形喷流的外侧剪切层上。因此，反应动力学与涡旋动力学在大多数地方是分离的，仅在火焰尖端处发生耦合。我们在轴对称设置下计算了围绕稳态基准状态的线性化反应流方程对应的全局本征模。我们识别出一族具有强烈火焰尖端振荡的本征模。与域截断和数值离散化相关的本征值具有良好的鲁棒性，并且随着雷诺数增加而趋于不稳定。我们发现，领先本征模的频率对应于从喷嘴出口到火焰尖端的拉格朗日扰动输送时间。非线性时序仿真进一步揭示了亚临界 regime 中显著的滞后现象。因此，即使火焰在线性上是稳定的，扰动若具足够的�幅，也能触发极限环振荡及由非线性反馈维持的更高维动力学。对不可测踪器在不可稳火焰中的Monte Carlo仿真，暗示了一种非局部的非线性不稳定机制。值得注意的是，对亚临界时序平均极限环状态的线性分析得到的本征值与非线性周期振荡频率不匹配，这归因于亚临界V型火焰不稳定性中所体现的根本非线性动力学，无法将其近似为对平均流的简单扰动。
引用
@article{arxiv.2404.17396,
title = {Onset of global instability in a premixed annular V-flame},
author = {Chuhan Wang and Christopher M. Douglas and Yu Guan and Chunxiao Xu and Lutz Lesshafft},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.17396},
year = {2024}
}