×

化学反应可压缩各向同性湍流中的尺度间动能传递。 (英语) Zbl 1461.76194号

摘要:采用湍流马赫数0.2和0.8的数值模拟方法,研究了化学反应可压缩各向同性湍流中等温和放热反应的尺度间动能传递。在放热反应的低湍流马赫数(M_t=0.2)下,放热大大增强了膨胀和压缩运动,并诱导形成激波,而在相同的湍流马赫数下等温反应没有观察到激波。研究发现,通过放热反应释放的热量增加了压力扩散的正负分量,以及次脊尺度(SGS)动能通量的正负成分,表明动能的正向散射和反向散射都增加了。SGS动能通量有从大尺度到小尺度的趋势。压力扩散和SGS动能通量的螺线管组分受反应放热的影响较小,而压力扩散和蒸汽发生器动能通量的膨胀组分在所有长度尺度上都因放热而显著增强。热释放通过压力功增强了扩张模式的动能,并通过扩张SGS通量增加了从大尺度到小尺度的扩张动能传递,以及小尺度上扩张动能的粘性耗散。泰勒雷诺数对尺度间动能传递项的定性统计性质影响较小。

MSC公司:

76F05型 各向同性湍流;均匀湍流
76层50 湍流中的压缩效应
76伏05 流动中的反应效应
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Aluie,H.2011可压缩湍流:级联及其位置。物理学。修订稿106174502。
[2] Aluie,H.2013可压缩湍流中的尺度分解。《物理学》D247(1),54-65·Zbl 1308.76133号
[3] Aluie,H.,Li,S.&Li,H.2012可压缩湍流中动能的保守级联。天体物理学。J.751(2),L29。
[4] Balakrishnan,G.、Sarkar,S.和Williams,F.1995可压缩均匀湍流中具有大量热释放的扩散火焰的直接数值模拟。第31届联合推进会议和展览,第1-15页。美国航空航天学会。
[5] Balsara,D.S.&Shu,C.W.2000保单调性加权基本无振荡格式,精度越来越高。J.计算。《物理学》160(2),405-452·Zbl 0961.65078号
[6] Barths,H.、Hasse,C.和Peters,N.2000直喷式柴油机非混合燃烧的计算流体动力学建模。《国际发动机研究杂志》第1卷(3),第249-267页。
[7] Cardesa,J.I.,Vela Martín,A.,Dong,S.和Jiménez,J.2015均匀湍流中跨尺度能量通量的时间演变。物理学。流体27(11),111702。
[8] Chen,S.&Cao,N.1997三维被动标量湍流中的异常尺度和结构不稳定性。物理学。修订稿78,3459-3462。
[9] Chen,X.&Li,X.2013化学非平衡湍流的直接数值模拟。下巴。物理学。信件30(6),064702。
[10] Domaradzki,J.A.和Saiki,E.M.1997用于大规模模拟的后向散射模型。西奥。计算。流体动力学9(2),75-83·Zbl 0907.76061号
[11] Donzis,D.A.和John,J.P.2020均匀可压缩湍流的普遍性和标度。物理学。修订流体5,084609。
[12] Donzis,D.A.和Maqui,A.F.2016热平衡和非平衡状态下受迫各向同性湍流的统计稳态。《流体力学杂志》797181-200·Zbl 1422.76096号
[13] Duan,L.&Martín,M.P.2011高超声速湍流边界层中湍流-化学相互作用的评估。美国汽车协会J.49(1),172-184。
[14] Eschenroeder,A.Q.1964通过化学热释放加剧湍流。物理学。流体7(11),1735-1743。
[15] Eyink,G.L.&Drivas,T.D.2018可压缩流体湍流中的级联和耗散异常。物理学。版本X8,011022·Zbl 1419.76286号
[16] Gao,F.&Obrien,E.E.1991均匀湍流中反应流的直接数值模拟。AIChE J.37(10),1459-1470。
[17] Germano,M.,Piomelli,U.,Moin,P.&Cabot,W.H.1991A动态亚脊尺度涡流粘度模型。物理学。流体A3(7),1760-1765·Zbl 0825.76334号
[18] Goto,S.2008A均匀各向同性湍流中能量级联的物理机制。《流体力学杂志》605、355-366·Zbl 1145.76024号
[19] Hamlington,P.E.,Poludnenko,A.Y.&Oran,E.S.2011预混合反应流中湍流和火焰之间的相互作用。物理学。流体23(12),125111·兹比尔1433.80003
[20] Hill,J.C.1976化学反应的均匀湍流混合。每年。《流体力学评论》8(1),135-161·Zbl 0406.76082号
[21] Ishihara,T.、Gotoh,T.和Kaneda,Y.2009通过直接数值模拟研究高雷诺数各向同性湍流。每年。《流体力学评论》41(1),165-180·Zbl 1157.76017号
[22] Jaberi,F.A.和James,S.1999化学反应对二维湍流的影响。科学杂志。计算14(1),31-72·兹比尔0983.76040
[23] Jaberi,F.A.,Livescu,D.&Madnia,C.K.2000化学反应可压缩均匀湍流的特征。物理学。流体12(5),1189-1209·Zbl 1149.76416号
[24] Jaberi,F.A.和Madnia,C.K.1998反应热对均匀可压缩湍流的影响。科学杂志。计算13(2),201-228·Zbl 0931.76036号
[25] Jaberi,F.A.,Miller,R.S.,Madnia,C.K.&Givi,P.1996均匀湍流中的非高斯标量统计。《流体力学杂志》313(1),241-282·Zbl 0875.76443号
[26] Jagannathan,S.&Donzis,D.A.2016螺线管受迫可压缩湍流中的雷诺数和马赫数缩放,使用高分辨率直接数值模拟。《流体力学杂志》789,669-707。
[27] Kida,S.&Orszag,S.A.1990《强迫可压缩湍流中的能量和光谱动力学》。科学杂志。计算5(2),85-125·Zbl 0721.76041号
[28] Kida,S.&Orszag,S.A.1992衰减可压缩湍流中的能量和光谱动力学。科学杂志。计算7(1),1-34·Zbl 0758.76029号
[29] Kim,J.,Bassenne,M.,Towery,C.A.Z.,Hamlington,P.E.,Poludnenko,A.Y.&Urzay,J.2018湍流预混燃烧中的空间局部多尺度能量传递。《流体力学杂志》848、78-116·Zbl 1406.76022号
[30] Knaus,R.&Pantano,C.2009关于非混合反应剪切层湍流谱中热释放的影响。《流体力学杂志》626、67-109·Zbl 1171.76458号
[31] Kuo,K.K.&Acharya,R.2012湍流和多相燃烧的应用。威利。
[32] Lee,S.、Lele,S.K.和Moin,P.1991,衰减可压缩湍流中的涡流。物理学。液体A3(4),657-664。
[33] Leonard,A.D.&Hill,J.C.1992剪切和非剪切均匀湍流中的混合和化学反应。流体。动态。第10号决议,273-297。
[34] Leonard,A.D.,Hill,J.C.,Mahalingam,S.&Ferziger,J.H.1988均匀湍流反应流分析。在使用数值模拟数据库研究湍流时,-II。程序。1988年夏季计划,众议员CTR-S88(编辑P.Moin、W.C.Reynolds和J.Kim),第243-255页。斯坦福大学湍流研究中心。
[35] Leslie,D.C.和Quarini,G.L.1979湍流理论在亚网格建模程序制定中的应用。《流体力学杂志》91(1),65-91·Zbl 0411.76045号
[36] Libby,P.A.&Williams,F.A.1981湍流反应流。学术出版社·兹比尔0835.0008
[37] Livescu,D.,Jaberi,F.A.和Madnia,C.K.2002热释放对反应湍流剪切流中能量交换的影响。《流体力学杂志》450,35-66·Zbl 1049.76632号
[38] Martín,M.P.&Candler,G.V.1999-反应性高超声速湍流温度波动的子网格模型。物理学。流体11(9),2765-2771·Zbl 1149.76472号
[39] Martín,M.P.、Piomelli,U.和Candler,G.2000可压缩大涡模拟的子网格模型。西奥。计算。流体动力学13(5),361-376·Zbl 0966.76037号
[40] Miura,H.&Kida,S.1995可压缩湍流中的声能交换。物理学。流体7(7),1732-1742·Zbl 1023.76557号
[41] O'Brien,J.、Towery,C.A.Z.、Hamlington,P.E.、Ihme,M.、Poludnenko,A.Y.和Urzay,J.2017湍流预混火焰中动能的跨尺度物理空间传递。程序。库布斯特。Inst.36(2),1967-1975。
[42] O'Brien,J.、Urzay,J.,Ihme,M.、Moin,P.和Saghafian,A.2014反应和惰性超音速氢-空气湍流混合层中的次网格尺度后向散射。《流体力学杂志》743,554-584。
[43] Paes,P.&Xuan,Y.2018化学反应均匀湍流中湍流动能动力学的数值研究。流量涡轮机。燃烧室101(3),1-20。
[44] Peters,N.2000湍流燃烧。剑桥力学专著,第1卷。剑桥大学出版社·Zbl 0955.76002号
[45] Pierre,S.和Claude,C.2008《均匀湍流动力学》。剑桥大学出版社·Zbl 1154.76003号
[46] Piomelli,U.,Cabot,W.H.,Moin,P.&Lee,S.1991湍流和过渡流中的次网格尺度后向散射。物理学。流体A3(7),1766-1771·Zbl 0825.76335号
[47] Pope,S.B.2000湍流。剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[48] Praturi,D.S.和Girimaji,S.S.2019可压缩湍流中压力扩散对能谱演变的影响。物理学。流体31(5),055114。
[49] Richardson,L.F.&Lynch,P.2007《数值过程天气预报》。剑桥大学出版社·Zbl 1205.86026号
[50] Sagaut,P.&Cambon,C.2008《可压缩均质各向同性湍流》,第273-326页。剑桥大学出版社·Zbl 1154.76003号
[51] Samtaney,R.,Pullin,D.I.&Kosović,B.2001衰减可压缩湍流和激波统计的直接数值模拟。物理学。流体13(5),1415-1430·Zbl 1184.76474号
[52] Teng,J.,Wang,J.,Li,H.&Chen,S.2020化学反应可压缩各向同性湍流中的光谱和标度。物理学。第5版,第084601页。
[53] Towery,C.、Poludnenko,A.、Urzay,J.、Obrien,J.,Ihme,M.和Hamlington,P.E.2016湍流预混合反应流中的光谱动能传递。物理学。修订版E93(5),053115。
[54] Urzay,J.,Ihme,M.,Moin,P.&Saghafian,A.2013化学反应可压缩流中湍流动能的后向散射。在年度研究简报中,第123-139页。斯坦福大学,来源于微软学术,https://academic.microsoft.com/paper/2550236248。
[55] Wang,J.,Gotoh,T.&Watanabe,T.2017可压缩各向同性湍流中的光谱和统计。物理学。流体版本2(1),013403。
[56] Wang,J.,Shi,Y.,Wang,L.,Xiao,Z.,He,X.T.&Chen,S.2011高压缩各向同性湍流中激波对速度梯度的影响。物理学。流体23(12),125103。
[57] Wang,J.,Shi,Y.,Wang,L.,Xiao,Z.,He,X.T.&Chen,S.2012a各向同性湍流中压缩性对小尺度结构的影响。《流体力学杂志》713,588-631·Zbl 1284.76214号
[58] Wang,J.,Shi,Y.,Wang,L.-P.,Xiao,Z.,He,X.T.&Chen,S.2012b三维可压缩湍流中的尺度和统计。物理学。版次:Lett.108214505。
[59] Wang,J.,Wan,M.,Chen,S.&Chen,S.2018a可压缩各向同性湍流中的动能传递。《流体力学杂志》841、581-613·Zbl 1419.76252号
[60] Wang,J.,Wan,M.,Chen,S.,Xie,C.&Chen,S.2018b冲击波对可压缩各向同性湍流统计和标度的影响。物理学。修订版E97,043108。
[61] Wang,J.,Wan,M.,Chen,S.,Xie,C.,Zheng,Q.,Wang,L.-P.&Chen,S.2020可压缩各向同性湍流中流动拓扑对动能通量的影响。《流体力学杂志》883,A11·Zbl 1430.76209号
[62] Wang,J.,Wang,L.,Xiao,Z.,Shi,Y.&Chen,S.2010A各向同性可压缩湍流的混合数值模拟。J.计算。《物理学》229(13),5257-5279·Zbl 1346.76114号
[63] Wang,J.,Yang,Y.,Shi,Y.、Xiao,Z.、He,X.T.和Chen,S.2013a三维可压缩湍流中的动能级联。物理学。修订稿110(21),214505。
[64] Wang,J.,Yang,Y.,Shi,Y.、Xiao,Z.、He,X.T.和Chen,S.2013b可压缩各向同性湍流中压力和密度的统计和结构。J.Turbul.14(6),21-37。
[65] Watanabe,T.&Gotoh,T.2007湍流和被动标量湍流直接数值模拟的惯性范围间歇性和准确性。《流体力学杂志》590、117-146·Zbl 1141.76410号
[66] Wu,K.-K.,Chang,Y.-C.,Chen,C.-H.&Chen,Y.-D.2010天然气高效燃烧21-30
[67] Yasuda,T.和Vassilicos,J.C.2018湍流能量级联的时空间歇性。《流体力学杂志》853、235-252·Zbl 1415.76266号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。