×
托马斯·路德维希·凯泽;基利安·奥伯莱特纳

用于模拟被动标量波动的剪切弥散和湍流扩散的全局线性化框架。 （英语） Zbl 1461.76235号

J.流体力学。 915，论文编号A111，16 p.（2021）.
摘要：在燃气轮机工程领域，燃料-空气混合中的熵波和涨落具有重要意义。这两种机制对发动机热声稳定性和燃烧噪声的影响很大程度上取决于它们在燃烧室中的对流方式。在这项工作中，采用了一种新的方法来分析它们的对流。这两种效应都是使用围绕平均场线性化的被动标量输运方程进行建模的。线性化的输运方程用有限元离散。结果表明，湍流被动标量输运可以用线性框架中的涡流扩散率来描述。该方法还通过湍流通道流中被动标量输移的直接数值模拟（DNS）进行了验证。该方法以DNS的平均流量为输入，以可忽略的数值代价，以高精度再现了周期性被动标量涨落的输运。先前的研究研究了由于非均匀平均流剖面（称为平均流剪切弥散）导致的被动标量破坏性干扰。然而，本研究中引入的方法允许我们进一步量化分子和湍流扩散的影响。对于所研究的河道水流，平均流剪切弥散是低频下的主要机制，而在高频下，需要考虑湍流扩散以重现DNS结果。然而，分子扩散对湍流通道中的整体对流影响很小。

引用于1文件

MSC公司：

76层25 湍流输送、混合
76伏05 流动中的反应效应

关键词：

湍流混合;湍流模拟;湍流反应流

软件：

FEniCS公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{T.L.Kaiser}和\textit{K.Oberleithner}，J.流体力学。915，论文编号A111，16页（2021；Zbl 1461.76235）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Alns，M.s.，Blechta，J.，Hake，J.、Johansson，A.、Kehlet，B.、Logg，A.、Richardson，C.、Ring，J.和Rognes，M.E.&Wells，G.N.2015围栏项目版本1.5。架构（architecture）。数字。软3（100），9-23。
[2] Beneddine，S.、Sipp，D.、Arnault，A.、Dandois，J.和Lesshafft，L.2016平均流量稳定性分析有效性的条件。《流体力学杂志》798，485-504·Zbl 1422.76070号
[3] Bluemner，R.、Paschereit，C.O.和Oberleithner，K.2019声学强制旋流燃烧器中当量比波动的产生和传输。库布斯特。火焰209，99-116。
[4] Bohn，M.S.1976声波和熵波与高速喷嘴流相互作用产生的噪声。加州理工学院博士论文。
[5] Cess，R.D.1958湍流管流传热文献综述。研究报告8-0529。
[6] Chen，L.S.，Bomberg，S.&Polifke，W.2016穿过移动火焰前锋的声波和熵波的传播和生成。库布斯特。火焰166170-180。
[7] ch osić，B.，Terhaar，S.，Moeck，J.P.&Paschereit，C.O.2015涡流稳定火焰对高振幅下当量比和速度同时扰动的响应。库布斯特。火焰162（4），1046-1062。
[8] Crouch，J.D.、Garbaruk，A.和Magidov，D.2007基于全球不稳定性预测流动不稳定性的开始。J.计算。《物理学》224（2），924-940·Zbl 1123.76018号
[9] Cumpsty，N.A.，Marble，F.E.&Hawthorne，W.R.1977熵涨落与涡轮叶片排的相互作用；涡轮喷气发动机噪声的机理。程序。R.Soc.伦敦。A357（1690），323-344。
[10] Dowling，A.P.&Mahmoudi，Y.2015燃烧噪音。程序。库布斯特。仪器35（1），65-100。
[11] Dowling，A.P.&Stow，S.R.2003燃气轮机燃烧室声学分析。J.普罗普尔。功率19（5），751-764。
[12] Giusti，A.，Worth，N.A.，Mastorakos，E.&Dowling，A.P.2017熵波传播的实验和数值研究。美国汽车协会J.55（2），446-458。
[13] Goh，C.S.&Morgans，A.S.2013熵波对模型燃烧室热声稳定性的影响。库布斯特。科学。Technol.185（2），249-268。
[14] Hermeth，S.、Staffelbach，G.、Gicguel，L.和Poinsot，T.2013LES对真实燃气轮机燃烧室中当量比波动对动态火焰响应的影响的评估。程序。库布斯特。仪器34（2），3165-3173。
[15] Hoyas，S.和Jiménez，J.2006湍流通道中速度波动的标度\({回复}_{\tau}=2003\）。物理学。流体18（1），011702。
[16] Huber，A.&Polifke，W.2009a实际预混火焰的动力学，第一部分：模型结构和识别。国际喷雾燃烧杂志。1（2），199-228。
[17] Huber，A.&Polifke，W.2009b实际预混火焰的动力学，第二部分：CFD数据的识别和解释。国际喷雾燃烧杂志。1（2），229-249。
[18] Hussain，A.K.M.F.和Reynolds，W.C.1970湍流剪切流中有组织波的力学。《流体力学杂志》41（2），241-258。
[19] Hwang，Y.&Cossu，C.2010紊流中谐波和随机强迫的线性非正态能量放大。《流体力学杂志》664，51-73·兹比尔1221.76104
[20] Illingworth，S.J.、Monty，J.P.和Marusic，I.2018使用线性模型估算壁湍流中的大型结构。《流体力学杂志》842146-162·Zbl 1419.76392号
[21] Kaiser，T.L.，Lesshafft，L.&Oberleithner，K.2019a基于平均流量预解分析的湍流火焰对声波扰动的流动响应预测。事务处理。ASME：J.工程燃气轮机动力141（11），111021。
[22] Kaiser，T.L.，Oberleithner，K.，Selle，L.&Poinsot，T.2019b通过大范围线性稳定性分析研究工业燃油喷射系统中几何变化对水动力结构的影响。事务处理。ASME：J.Enng燃气轮机动力142（1），011024。
[23] Kays，W.M.1994狂暴的Prandtl号——我们在哪里？事务处理。ASME：《传热学杂志》116（2），284-295。
[24] Lieuwen，T.、Neumeier，Y.和Zinn，B.T.1998贫预混燃烧室中非混合和化学动力学在驱动燃烧不稳定性中的作用。库布斯特。科学。Technol.135（1-6），193-211。
[25] Lieuwen，T.&Zinn，B.T.1998当量比振荡在低燃烧不稳定性中的作用{否}_x\)燃气轮机。程序。库布斯特。Inst.27（2），1809-1816。
[26] Marble，F.E.&Candel，S.M.1977通过喷嘴对流的气体不均匀性产生的声音干扰。J.Sound Vib.55（2），225-243·Zbl 0371.76049号
[27] Martin，R.J.&Brown，N.J.1990贫预混合燃烧中氧化亚氮化学的分析和建模。库布斯特。火焰82（3），312-333。
[28] Martini，E.，Cavalieri，A.V.G.，Jordan，P.，Towne，A.&Lesshaft，L.2020基于解决方案的过渡流和紊流最佳估计。《流体力学杂志》900，A2·Zbl 1460.76569号
[29] Mckeon，B.J.&Sharma，A.S.2010A湍流管道流的临界层框架。《流体力学杂志》658，336-382·兹比尔1205.76138
[30] Moase，W.H.，Brear，M.J.&Manzie，C.2007阻塞喷嘴和超音速扩散器的强制响应。《流体力学杂志》585281-304·Zbl 1119.76036号
[31] Morgans，A.S.&Duran，I.2016熵噪声：理论、进展和挑战综述。《国际喷雾燃烧杂志》8（4），285-298。
[32] Morgans，A.S.、Goh，C.S.和Dahan，J.A.2013燃烧室热声学中熵波的耗散和剪切色散。《流体力学杂志》733，R2·Zbl 1294.76278号
[33] Morra，P.，Nogueira，P.A.S.，Cavalieri，A.V.G.&Henningson，D.S.2021湍流河道流动预解分析中强迫统计的颜色。《流体力学杂志》907，A24·兹比尔1461.76283
[34] Morra，P.、Semeraro，O.、Henningson，D.S.和Cossu，C.2019关于雷诺应力在湍流壁边界流解析分析中的相关性。《流体力学杂志》867，969-984·Zbl 1415.76355号
[35] Moser，R.D.，Kim，J.&Mansour，N.N.1998数据库：湍流通道流动的直接数值模拟\({回复}_{\tau}=590\）。https://torroja.dmt.upm.es/turbdata/agard/chapter5/PCH10，[在线；2020年5月14日访问]。
[36] Moser，R.D.，Kim，J.&Mansour，N.N1999-湍流通道流动的直接数值模拟\({回复}_{\tau}=590\）。物理学。液体11（4），943-945·Zbl 1147.76463号
[37] Motheau，E.，Nicoud，F.&Poinsot，T.2014燃气轮机中的混合声-热燃烧不稳定性。《流体力学杂志》749，542-576。
[38] Oberleithner，K.，Paschereit，C.O.&Wygnanski，I.2014《涡流对相干结构增长的影响》。《流体力学杂志》741，156-199。
[39] Pickering，E.M.、Rigas，G.、Sipp，D.、Schmidt，O.T.和Colonius，T.2019基于溶剂的喷射噪声模型的涡流粘度。第25届AIAA/CEAS空气声学会议，第2454页。
[40] Poinsot，T.2017真实发动机中燃烧不稳定性的预测和控制。程序。库布斯特。仪器36（1），1-28。
[41] Polifke，W.，Paschereit，C.O.&Döbbeling，K.2001带有阻塞出口的预混燃烧室中声波和熵波的构造和破坏性干扰。国际法学协会。可控震源6（3），135-146。
[42] Pope，S.B.2000湍流。剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[43] Reynolds，W.C.和Hussain，A.K.M.F.1972湍流剪切流中有组织波的力学。第3部分。理论模型和实验对比。《流体力学杂志》54（2），263-288。
[44] Reynolds，W.C.和Tiederman，W.G.1967湍流通道流的稳定性，以及马尔库斯理论的应用。《流体力学杂志》27（2），253-272。
[45] Sattelmayer，T.2002燃烧室空气动力学对当量比波动引起的燃烧不稳定性的影响。事务处理。ASME：J.工程燃气轮机动力125（1），11-19。
[46] Shih，W.P.，Lee，J.G.&Santavicca，D.A.1996贫预混燃气轮机燃烧室的稳定性和排放特性。交响乐团。（国际）燃烧室26（2），2771-2778。
[47] 斯特拉利，W.C.1978燃烧噪音。掠夺。《能源库姆斯特》，第4卷（3），157-176页。
[48] Tammisola，O.和Juniper，M.P.2016通过非线性模拟和线性全局模式在（Re=4800\）处的涡流注入器中的相干结构。《流体力学杂志》792620-657·Zbl 1381.76078号
[49] Venkataraman，K.K.、Preston，L.H.、Simons，D.W.、Lee，B.J.、Lee、J.G.和Santavicca，D.A.1999贫预混排放燃烧室中燃烧不稳定性的机理。J.普罗普尔。动力15（6），909-918。
[50] Viola，F.，Iungo，G.V.，Camarri，S.，Porté-Agel，F.&Gallaire，F.2014风力涡轮机尾迹中轮毂涡不稳定性的预测：使用根据风洞数据校准的涡粘模型进行稳定性分析。J.流体力学750，R1·Zbl 1294.76135号
[51] Wassmer，D.，Schuermans，B.，Paschereit，C.O.&Moeck，J.P.2017模型燃气轮机燃烧室中熵波产生和传输的测量和建模。《国际喷雾燃烧杂志》9（4），299-309。
[52] Xia，Y.，Duran，I.，Morgans，A.S.和Han，X.2018通过工业燃气轮机燃烧室传输的熵扰动的分散。流量涡轮机。燃烧室100（2），481-502。
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。