Modelling differential diffusion using sparse particle methods

使用稀疏粒子方法模拟微分扩散

基本信息

项目摘要

Diffusion is one of the key mechanisms that govern – at molecular scale - the mixture composition and therefore the dynamics of combustion processes. Due to the varying size of the molecules, species diffuse at different velocities (differential diffusion) and this leads to -opposite equal diffusivity cases – a decorrelation of species and therefore to different ignition characteristics, flame structures and flame dynamics. Despite ample evidence of these effects, the vast majority of combustion simulations assumes equal diffusivities. This is justified by the assumption of dominant turbulent mixing the opposes the effects of differential diffusion. Conversely, differences between simulations and experiments are often justified by differential diffusion: this, however, remains hypothetical as proof cannot be given due to a lack of convincing models for closure of differential diffusion effects in turbulent flames.Carbon reduced or even carbon-free combustion renders the topic of varying transport characteristics once again timely and topical. Not only hydrogen enriched combustion (e.g. hydrogen addition to our natural gas supply networks) but also alternative concepts based on e.g. nitrogen containing fuels rely on hydrogen as the real energy carrier. And it is foremost hydrogen that significantly contributes to differential diffusion due to its small molecule size.The development of accurate modelling strategies for differential diffusion seems therefore crucial, but it is far from being trivial as turbulent mixing interacts with molecular diffusion. The proposed work will now address the modelling of differential diffusion effects in the context of a stochastic sparse particle method. The stochastic Monte-Carlo particles represent an instantaneous and local solution of a fluid element and allow for tracking the history of a fluid element, and the varying local Effects of turbulent and molecular mixing and their “integral” character can be considered.The models shall be developed with the aid of statistically zero- and one-dimensional direct numerical simulations (DNS) of non-reacting and reacting flows. The initial zero-dimensional DNS setups allow for a separation of the model development for the different terms that describe diffusion (and also differential diffusion) in the species transport equations. In a final step, the models shall be validated by comparison of simulations with high quality experimental data of species mass fractions in a series of turbulent diffusion flames where differential diffusion effects were measured.
扩散是在分子尺度上控制混合物组成并因此控制燃烧过程动力学的关键机制之一。由于分子的大小不同,物种以不同的速度扩散(差分扩散),这导致-相反的相等扩散率的情况下-物种的去相关性,因此不同的点火特性,火焰结构和火焰动力学。尽管有充分的证据表明这些影响,绝大多数的燃烧模拟假设相等的扩散系数。这是合理的假设占主导地位的湍流混合,反对差分扩散的影响。相反,模拟和实验之间的差异往往是合理的微分扩散:然而,这仍然是假设的证据不能给出,由于缺乏令人信服的模型关闭的微分扩散效应在湍流flames.Carbon减少,甚至无碳燃烧呈现不同的传输特性的主题再次及时和热门。不仅富氢燃烧(例如将氢添加到我们的天然气供应网络中),而且基于例如含氮燃料的替代概念也依赖于氢作为真实的能量载体。由于氢分子的小尺寸,它对微分扩散有着重要的贡献。因此,发展微分扩散的精确建模策略显得至关重要,但它远不是微不足道的,因为湍流混合与分子扩散相互作用。拟议的工作现在将解决差分扩散效应的随机稀疏粒子方法的背景下建模。随机蒙特-卡罗粒子代表流体元素的瞬时和局部解,并允许跟踪流体元素的历史,可以考虑湍流和分子混合的不同局部效应及其“积分”特征。应借助非反应和反应流的统计零维和一维直接数值模拟(DNS)开发模型。初始的零维DNS设置允许在物质输运方程中描述扩散(以及微分扩散)的不同项的模型开发的分离。在最后一步中,应通过将模拟结果与一系列湍流扩散火焰中物种质量分数的高质量实验数据进行比较来验证模型,其中测量了不同的扩散效应。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr. Andreas Kronenburg其他文献

Professor Dr. Andreas Kronenburg的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr. Andreas Kronenburg', 18)}}的其他基金

Sparse particle methods for turbulent premixed combustion
湍流预混燃烧的稀疏粒子方法
  • 批准号:
    393542303
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Vormischflammen und geschichtete Flammen unter technisch relevanten Bedingungen: Modellierung der thermochemischen Zustände und der Flammenstruktur
技术相关条件下的预混合火焰和分层火焰:模拟热化学状态和火焰结构
  • 批准号:
    224559072
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Flammensynthese kleinster Partikel: Modellierungsstrategien für die Partikelproduktion in turbulenten, reaktiven Strömungen
微小颗粒的火焰合成:湍流、反应流中颗粒产生的建模策略
  • 批准号:
    200341289
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Gemisch- und Partikelbildung im überkritischen Antisolvent-Sprühverfahren
超临界抗溶剂喷雾过程中的混合物和颗粒形成
  • 批准号:
    197545993
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Modelling of Turbulent Spray Flames with Variable Degrees of Fuel Pre-Evaporation
具有不同程度的燃料预蒸发的湍流喷雾火焰的建模
  • 批准号:
    158600480
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Deep learning methods for improved numerical simulations of pulverised biomass combustion
用于改进粉状生物质燃烧数值模拟的深度学习方法
  • 批准号:
    513858356
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Hetero-aggregation of nanoparticles in advective environments
平流环境中纳米颗粒的异质聚集
  • 批准号:
    462463789
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Statistical modeling of collision frequencies of non-spherical agglomerates
非球形团聚体碰撞频率的统计模型
  • 批准号:
    444076285
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Sparse-Lagrangian Particle Methods for Spray Combustion
喷雾燃烧的稀疏拉格朗日粒子方法
  • 批准号:
    390544712
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants

相似国自然基金

Teichmüller理论与动力系统
  • 批准号:
    11026124
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    3.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
Leydig干细胞纯化、扩增及雄激素分泌组织构建
  • 批准号:
    30970736
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
蛋白质组学指纹图谱技术差异蛋白放射性核素肿瘤显像
  • 批准号:
    30570523
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Presynaptic Modulation of Synaptic Inhibition onto Hippocampal Pyramidal Neurons
海马锥体神经元突触抑制的突触前调节
  • 批准号:
    10863330
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Identification of Trichomonas vaginalis resistance targets to inform future drug development
确定阴道毛滴虫耐药靶标,为未来药物开发提供信息
  • 批准号:
    10462312
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Investigating a role for Wnt-associated planar polarity in collective migration of human intestinal epithelium
研究 Wnt 相关平面极性在人肠上皮集体迁移中的作用
  • 批准号:
    10751956
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Hepatic Clearance Chip for Pharmacokinetics
用于药代动力学的肝脏清除芯片
  • 批准号:
    10761027
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Mathematical modeling of metabolism rewiring in cancer eco-evolution and metastasis tropism
癌症生态进化和转移倾向中代谢重连的数学模型
  • 批准号:
    10582078
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
System biology approach to decode molecular mechanism of glucose metabolism in AD and dementia
系统生物学方法解读 AD 和痴呆症中葡萄糖代谢的分子机制
  • 批准号:
    10571904
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Developmental prosopagnosia subtypes: validation, neural mechanisms, and differential approaches to treatment
发育性面盲症亚型:验证、神经机制和不同的治疗方法
  • 批准号:
    10565937
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Methods for Quantitative Neuroimaging of Tau Burden inPre-symptomatic AD
症状前 AD 中 Tau 负载的定量神经影像学方法
  • 批准号:
    10390919
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Novel organic-ion-based technology for long-term virus preservation at ambient temperature
基于有机离子的新型技术,可在环境温度下长期保存病毒
  • 批准号:
    10662945
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
Novel organic-ion-based technology for long-term virus preservation at ambient temperature
基于有机离子的新型技术,可在环境温度下长期保存病毒
  • 批准号:
    10369847
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了