Analysis of the sound sources of lean premixed methane–air flames
Analysis of the sound sources of lean premixed methane–air flames
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贫预混甲烷空气火焰声源分析
DOI：
10.1002/gamm.202200001
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
W. Schröder
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Herff;K. Pausch;M. Meinke;W. Schröder
对贫甲烷-空气火焰的声音产生机制的两项研究进行了回顾和联系。使用两步法进行分析。首先，在大涡模拟公式中求解可压缩守恒方程，以计算反应流体的声源项。其次，声源项用于计算气动声学模拟，通过求解声扰动方程来确定声场。为了确定不同源项对火焰整体声发射的贡献，在计算气动声学模拟中考虑了不同源项公式。显示了日益复杂的各种火焰的结果：谐波激发层流火焰、湍流喷射火焰以及无限制和限制旋流火焰。结果表明，一般来说，热释放源本身并不能决定火焰的声发射。热释放源只能计算无侧限旋流火焰的声发射。为了准确预测其他火焰的声音发射的相位和幅度，火焰前锋处发生的密度梯度的加速度必须包含在所考虑的源项组中。
Two investigations on the sound generation mechanisms of lean methane–air flames are reviewed and linked. A two‐step approach is used for the analysis. First, the compressible conservation equations are solved in a large‐eddy simulation formulation to compute the acoustic source terms of the reacting fluid. Second, the acoustic source terms are used in computational aeroacoustics simulations to determine the acoustic field by solving the acoustic perturbation equations. To identify the contributions of the different source terms to the overall sound emission of the flames different source term formulations are considered in the computational aeroacoustics simulations. The results of various flames of increasing complexity are shown: harmonically excited laminar flames, a turbulent jet flame, and an unconfined and a confined swirl flame. The results show that in general the heat release source alone does not determine the acoustic emission of the flame. Only the acoustic emission of the unconfined swirl flame could be computed by the heat release source. To accurately predict the phase and the amplitude of the sound emission of the other flames the acceleration of density gradients occurring at the flame front must be included in the considered set of source terms.
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