Investigation of pressure and the Lewis number effects in the context of algebraic flame surface density closure for LES of premixed turbulent combustion
Investigation of pressure and the Lewis number effects in the context of algebraic flame surface density closure for LES of premixed turbulent combustion
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预混湍流燃烧 LES 代数火焰表面密度闭合背景下压力和路易斯数效应的研究
DOI：
10.1007/s00162-020-00543-x
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发表时间：
2021
影响因子：
3.4
通讯作者：
Pfitzner
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Allauddin;Lomada;S. R. R.;Pfitzner
大规模工业燃烧装置，例如内燃机、燃气涡轮机燃烧器等，在高压条件下运行，并使用多种燃料。不幸的是，大多数目前的数值燃烧模拟方法没有充分验证的高压和非统一的刘易斯数（热扩散率/质量扩散率）的预混湍流燃烧的影响。在任何情况下，需要检查数值模型的这些参数的影响，以保证模型的通用性。在本研究中，这两个关键功能的模型进行了数值研究，利用几个代数火焰面密度反应率封闭模型的基本要素，在公开文献中访问。刘易斯数的影响，同样检查利用LES最近发表的亚网格尺度分形火焰表面密度模型，这表明可接受的结果，高，低压甲烷燃料的应用。计算的数值结果进行了比较与广泛的实验数据集为贫甲烷和丙烷燃料具有各种流动和湍流条件下的操作压力在1-10巴的范围内。从大多数选定的模型的定量结果不显示实验观察到的趋势，在高压和非统一勒数燃料。修改的模型被纳入，以反映这两个重要的参数的影响，利用广泛的参数调查，从而在一个令人满意的协议与实验数据。
Large scale industrial combustion devices, for example, internal combustion engines, gas turbine combustors, etc., operate under high-pressure conditions and utilize a variety of fuels. Unfortunately, the majority of the current numerical combustion modelling approaches are not fully validated for high-pressure and the non-unity Lewis number (thermal diffusivity/mass diffusivity) effects in premixed turbulent combustion. In any case, a numerical model needs to be checked for the effects of these parameters to guarantee generality of the model. In the present study, these two critical features of the models are numerically explored utilizing fundamental elements of several algebraic flame surface density reaction rate closure models accessible in the open literature. The Lewis number impact is likewise examined utilizing LES of recently published subgrid scale fractal flame surface density model, which indicated acceptable results for high and low-pressure methane fuelled applications. The computed numerical results are compared with an extensive experimental dataset for lean methane and propane fuels featuring various flow and turbulence conditions at operating pressures in the range of 1–10 bar. The quantitative results from most of the selected models do not show the experimentally observed trends at high-pressures and for non-unity Le number fuels. Modifications to the models are incorporated to reflect effects of these two important parameters utilizing a broad parametric investigation resulting in a satisfactory agreement with the experimental data.
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DOI：
10.1080/10407782.2016.1257309
发表时间：
2017-01
期刊：
Numerical Heat Transfer, Part A: Applications
影响因子：
--
作者：
U. Allauddin;M. Klein;M. Pfitzner;N. Chakraborty
通讯作者：
U. Allauddin;M. Klein;M. Pfitzner;N. Chakraborty
影响因子：
4.4
作者：
Chakraborty, Nilanjan;Cant, R. S.
通讯作者：
Cant, R. S.
基于分形火焰表面密度概念的湍流预混 LES 燃烧模型
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
作者：
U. Allauddin;R. Keppeler;M. Pfitzner
通讯作者：
M. Pfitzner
基于代数火焰表面密度概念的 RANS 预混湍流燃烧模型的开发
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
Journal of Engineering For Gas Turbines and Power
影响因子：
--
作者：
U. Allauddin;M. Pfitzner
通讯作者：
M. Pfitzner
DOI：
--
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
--
作者：
S. Muppala;N. Aluri;F. Dinkelacker
通讯作者：
F. Dinkelacker