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湍流火焰与槽道流中超大尺度结构的相互作用。 (英语) 兹比尔1522.76038

小结:大型燃烧器中发生的燃烧过程可能需要考虑最近发现的壁面湍流中出现的超大型运动(VLSM)的影响。虽然已经发现非反应冷流中的VLSM对湍流统计有重要影响,但据我们所知,VLSM对紊流预混火焰的可能影响尚未考虑。本研究使用直接数值模拟(DNS)研究了通道流中湍流火焰与VLSM的相互作用。详细的化学动力学已用于计算H_2火焰。湍流通道流对应于(Re_τ=280),而预混火焰对应于达姆克勒数(mathrm{Da}=0.167)。首先,通过适当的正交分解(POD)确定了非反应流的VLSM。有趣的是,湍流火焰的传播对VLSM的影响可以忽略不计,这突出了它们的弹性。同时,VLSM对火焰结构没有强烈的调制作用,但它明显受到小尺度涡的影响。这种解耦可以用两种过程的长度尺度不同来解释,VLSM覆盖整个通道长度,而湍流火焰的特征是小尺度结构。同样,特征时间尺度也相差很大,火焰时间尺度比VLSM的特征时间快得多。当火焰距离壁面较远时,火焰曲率与脉动流速呈正相关。当靠近墙壁时,火焰淬火发生在一个复杂的过程中。总的来说,在当前条件下,VLSM似乎不会直接影响湍流火焰传播,但通过修改湍流统计数据仍然会产生间接影响。

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76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
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76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
80A25型 燃烧
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参考文献:

[1] Kim,K.C。;Adrian,R.J.,外层的大规模运动,Phys。流体,11,2,417-422(1999)·Zbl 1147.76430号
[2] 汤姆金斯,C.D。;Adrian,R.J.,湍流边界层对数层中的能量展向模式,J.Fluid Mech。,545, 141-162 (2005) ·Zbl 1085.76519号
[3] 瓜拉,M。;Hommema,S.E。;Adrian,R.J.,湍流管道流中的大尺度和超大尺度运动,流体力学杂志。,554, 521-542 (2006) ·Zbl 1156.76316号
[4] Balakumar,B.J。;Adrian,R.J.,《河道和边界层流动中的大型和超大型运动》,Philos。事务处理。R.Soc.A,365,1852,665-681(2007)·Zbl 1152.76369号
[5] 哈钦斯,N。;Marusic,I.,湍流边界层对数区域中非常长的曲流特征的证据,J.流体力学。,579, 1-28 (2007) ·Zbl 1113.76004号
[6] 蒙蒂,J.P。;斯图尔特,J。;威廉姆斯,R。;Chong,M.S.,《湍流管道和渠道流动的大尺度特征》,《流体力学杂志》。,589, 147-156 (2007) ·Zbl 1141.76316号
[7] 南卡罗来纳州贝利。;Smits,A.J.,《湍流管流中大尺度和超大尺度运动结构的实验研究》,《流体力学杂志》。,651, 339-356 (2010) ·Zbl 1189.76013号
[8] 蒙蒂,J.P。;哈钦斯,N。;Ng,H.C.H。;马鲁西克,I。;Chong,M.S.,《湍流管道、通道和边界层流动的比较》,《流体力学杂志》。,632, 431-442 (2009) ·Zbl 1183.76036号
[9] Lee,J.H。;Sung,H.J.,湍流边界层中的大尺度运动,J.流体力学。,673, 80-120 (2011) ·Zbl 1225.76162号
[10] 赫尔斯特罗姆,L.H.O。;辛哈,A。;Smits,A.J.,《可视化湍流管流中的大规模运动》,Phys。流体,23,1,第011703条pp.(2011)
[11] Ganapathisubramani,B。;Longmire,E.K。;Marusic,I.,湍流边界层中涡流包的特征,流体力学杂志。,478, 35-46 (2003) ·Zbl 1032.76500号
[12] 史密茨,A.J。;Hultmark,M。;Lee,M。;Pirozzoli,S。;Wu,X.,壁面流动近壁区的雷诺应力定标,J.流体力学。,926,A31(2021)·Zbl 1496.76071号
[13] 马鲁西克,I。;Mathis,R。;Hutchins,N.,《壁湍流中的高雷诺数效应》,《国际热流杂志》,31,3,418-428(2010)
[14] Chi,C。;塞韦宁,D。;史密茨,A.J。;Wolligandt,S。;Theisel,H.,使用多尺度固有正交分解识别和分析超大型湍流运动,Phys。《流体》第7版,第084603条,pp.(2022)
[15] Lee,J。;Lee,J.H。;Choi,J.-I。;Sung,H.J.,湍河道流中大尺度和超大型运动的空间组织,J.流体力学。,749, 818-840 (2014)
[16] 赫尔斯特罗姆,L.H.O。;Ganapathisubramani,B。;Smits,A.J.,湍流管道流中大尺度运动的演变,J.流体力学。,779, 701-715 (2015) ·Zbl 1360.76102号
[17] delálamo,J.C。;Jimenez,J.,湍流通道中的线性能量放大,J.流体力学。,559, 205-213 (2006) ·Zbl 1095.76021号
[18] McKeon,B.J。;Sharma,A.S.,《湍流管流的临界层框架》,《流体力学杂志》。,658, 336-382 (2010) ·Zbl 1205.76138号
[19] 霍亚斯,南卡罗来纳州。;Jiménez,J.,《湍流通道中速度波动的缩放至\(Re\tau=2003\)》,《物理学》。流体,18,1,第011702条pp.(2006)
[20] 施拉特,P。;厄鲁,R.,湍流边界层直接数值模拟数据的评估,J.流体力学。,659, 116-126 (2010) ·兹比尔1205.76139
[21] 弗洛雷斯,O。;Jimenez,J.,壁面扰动对湍流通道流动的影响,J.流体力学。,566, 357-376 (2006) ·Zbl 1275.76146号
[22] 弗洛雷斯,O。;Jimenez,J。;Delálamo,J.C.,《扰动壁湍流通道外层的涡度组织》,《流体力学杂志》。,591, 145-154 (2007) ·Zbl 1125.76347号
[23] Mathis,R。;哈钦斯,N。;Marusic,I.,湍流边界层小尺度结构的大尺度振幅调制,流体力学杂志。,628, 311-337 (2009) ·Zbl 1181.76008号
[24] Mathis,R。;蒙蒂,J.P。;哈钦斯,N。;Marusic,I.,《湍流边界层、管道和渠道流动中大规模振幅调制的比较》,Phys。流体,21,11,第111703条pp.(2009)·Zbl 1183.76346号
[25] Ganapathisubramani,B。;哈钦斯,N。;蒙蒂,J.P。;Chung,D。;Marusic,I.,《壁湍流中的振幅和频率调制》,《流体力学杂志》。,712, 61-91 (2012) ·Zbl 1275.76138号
[26] Duvvuri,S。;McKeon,B.J.,湍流边界层中的三元尺度相互作用,J.流体力学。,767,R4(2015)·Zbl 1462.76107号
[27] Renard,P.H。;塞韦宁,D。;Rolon,J.C。;Candel,S.,火焰/涡流相互作用动力学,Prog。能源燃烧。科学。,26, 3, 225-282 (2000)
[28] Luna,S。;Egolfopoulos,F.N.,涡流-火焰相互作用中的局部效应:湍流预混合火焰缩放和可观测的影响,Combust。火焰,245,第112293条pp.(2022)
[29] Wang,H。;王,Z。;罗,K。;霍克斯,E.R。;Chen,J.H。;Fan,J.,自燃条件下湍流边界层预混燃烧的直接数值模拟,燃烧。火焰,228292-301(2021)
[30] 周,H。;你,J。;熊,S。;Yang,Y。;塞韦宁,D。;Chen,S.,预混火焰前锋和三维泰勒-格林涡之间的相互作用,Proc。库布斯特。研究所,37,2,2461-2468(2019)
[31] 布鲁诺,G。;Akselvoll,K。;Poinsot,T。;Ferziger,J.H.,湍流通道流中火焰-壁相互作用模拟,Combust。火焰,107,1,27-44(1996)
[32] 贝尔纳迪尼,M。;Pirozzoli,S。;Orlandi,P.,《高达(Re\tau=4000\)的紊流通道中的速度统计》,《流体力学杂志》。,742, 171-191 (2014)
[33] Pirozzoli,S。;贝尔纳迪尼,M。;Orlandi,P.,《高雷诺数下湍流通道流动中的被动标量》,流体力学杂志。,788, 614-639 (2016) ·Zbl 1381.76109号
[34] Gruber,A。;Sankaran,R。;霍克斯,E.R。;Chen,J.H.,湍流火焰-壁相互作用:直接数值模拟研究,J.流体力学。,658, 5-32 (2010) ·Zbl 1205.76288号
[35] Abdelsamie,A。;水果,G。;奥斯特·T。;迪茨施,F。;Janiga,G。;Thévenin,D.,使用浸没边界直接数值模拟低马赫数湍流反应和两相流,计算与流体,131123-141(2016)·Zbl 1390.76123号
[36] Chi,C。;阿卜杜勒萨米,A。;Thévenin,D.,《不可压缩流动的定向幽灵细胞浸没边界法》,J.Compute。物理。,404,第109122条pp.(2020)·Zbl 1453.76123号
[37] 欧,Z。;Chi,C。;郭,L。;Thévenin,D.,具有相间传热和传质的低马赫数反应流的定向重影池浸没边界方法,J.Comput。物理。,468,第111447条pp.(2022)·Zbl 07578886号
[38] Chi,C。;Xu,X。;Thévenin,D.,《使用火焰流形神经网络的高效预混湍流燃烧模拟:先验和后验评估》,Combust。火焰,245,第112325页,第(2022)条
[39] Chi,C。;Janiga,G。;Thévenin,D.,预混燃烧直接数值模拟中化学动力学的即时人工神经网络,Combust。火焰,226467-477(2021)
[40] Goodwin,D.G。;香港莫法特。;斯科尔,I。;斯佩斯,R.L。;韦伯,B.W.,坎特拉:面向对象的化学动力学、热力学和传输过程软件工具包(2022)
[41] Kim,J。;梅因,P。;Moser,R.,低雷诺数下充分发展的通道流中的湍流统计,J.流体力学。,177, 133-166 (1987) ·Zbl 0616.76071号
[42] 莫瑟,R.D。;Kim,J。;Mansour,N.N.,《Re=590以下紊流河道水流的直接数值模拟》,Phys。流体,11,4,943-945(1999)·Zbl 1147.76463号
[43] delálamo,J.C。;Jiménez,J.,湍流通道中超大各向异性尺度的光谱,物理学。液体,15,6,L41-L44(2003)·Zbl 1186.76136号
[44] 亚伯,H。;河村,H。;Choi,H.,《超大型结构及其对高达(R e\tau=640)的湍流槽道流中壁剪切应力波动的影响》,《流体工程杂志》,126,5,835-843(2004)
[45] delálamo,J.C。;Jimenez,J。;Zandonade,P。;Moser,R.D.,湍流通道能量谱的缩放,J.流体力学。,500, 135-144 (2004) ·Zbl 1059.76031号
[46] 黄,Y。;Cossu,C.,湍河道流中大尺度的自我维持过程,Phys。修订稿。,第105、4条,第044505页(2010年)
[47] 刘,Z。;阿德里安·R·J。;Hanratty,T.J.,湍流通道的大规模模式:传输和结构,J.Fluid Mech。,448, 53-80 (2001) ·Zbl 1102.76314号
[48] Wu,Y。;Christensen,K.T.,具有不规则表面粗糙度的湍流边界层的空间结构,J.流体力学。,655, 380-418 (2010) ·兹比尔1197.76013
[49] Wu,Y.,湍流边界层中高能大尺度结构的研究,Phys。流体,26,4,第045113条pp.(2014)
[50] Baltzer,J.R。;阿德里安·R·J。;吴欣,湍流管流模拟中的大尺度和超大尺度结构组织,流体力学杂志。,720, 236-279 (2013) ·Zbl 1284.76218号
[51] Lee,J.H。;Sung,H.J。;Adrian,R.J.,湍流管流中大规模运动的时空形成,流体力学杂志。,881, 1010-1047 (2019) ·Zbl 1430.76272号
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