Assessing the Effect of Differential Diffusion for Stratified Lean Premixed Turbulent Flames with the Use of LES-PDF Framework
Assessing the Effect of Differential Diffusion for Stratified Lean Premixed Turbulent Flames with the Use of LES-PDF Framework
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使用 LES-PDF 框架评估分层稀薄预混湍流火焰的差异扩散效果
DOI：
10.1080/00102202.2019.1583222
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发表时间：
2019
影响因子：
1.9
通讯作者：
Jones W
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jones W
稀薄预混分层燃烧对现代发动机设计的重要性正在迅速增长。本文对一种新的燃烧器设计进行了大涡模拟，以评估概率密度函数(Pdf)方法在当量比方面对通过非均匀混合物传播的火焰的预测能力。虽然过去已经做了各种努力来模拟相同的测试用例，但这项工作的新颖性在于这是第一次考虑微分扩散的模拟工作，因为构型的雷诺数相对较低(13,800)。首先，对等温情况进行了均方和均方根速度模拟，以评估网格分辨率和大涡模拟整体流场解算器的影响。然后给出火焰的瞬时快照，以提供对火焰结构和分层效果的洞察。最后，给出了速度、温度和混合分数的计算结果，并与实验数据进行了比较。总体而言，计算结果与实验结果吻合较好。
Lean premixed stratified combustion is rapidly growing in importance for modern engine designs. This paper presents large eddy simulations for a new burner design to assess the predictive capability of the probability density function (pdf) approach to flames that propagate through non-homogeneous mixtures in terms of equivalence ratio. Although various efforts have been made in the past for the simulation of the same test case the novelty of this work lies to the fact that it is the first simulation effort that differential diffusion is accounted for given the relatively low Reynolds numbers (13,800) of the configuration. First mean and root mean square velocity simulations are performed for the isothermal cases to assess the effect of the grid resolution and the overall LES flow field solver. Then instantaneous snapshots of the flame are presented to provide insight to the structure of the flame and the effect of stratification. Finally, results for velocities, temperature and mixture fraction are presented and compared with the experimental data. Overall, the results are in very good agreement with experiments.
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