Везде

ОЭММПУПрикладная математика и механика Journal of Applied Mathematics and Mechanics

  • ISSN (Print) 0032-8235
  • ISSN (Online) 3034-5758

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ONERA С ДОЗВУКОВЫМ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ПЕРЕМЕШАННЫМ ТУРБУЛЕНТНЫМ ГОРЕНИЕМ В КАНАЛЕ С ОБРАТНЫМ УСТУПОМ

Вы можете
Код статьи
S3034575825010036-1
DOI
10.7868/S3034575825010036
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Власенко В. В.
  • Аффилиация:
    ФАУ ЦАГИ
    МФТИ
Том/ Выпуск
Том 89 / Номер выпуска 1
Страницы
26-48
Аннотация
Рассматривается предварительно перемешанное дозвуковое турбулентное горение метано-воздушной смеси в канале с обратным уступом (P. Magre и др., ONERA, 1975-1989). В экспериментах воспроизведены базовые физические механизмы, характерные для процессов горения в газотурбинных установках. Дан краткий обзор предыдущих работ по численному моделированию этих экспериментов. Представлены новые результаты численного исследования режима стабилизированного горения в данной экспериментальной установке. Описан выбор модели турбулентности и ее влияние на структуру течения. Несколько подходов к описанию турбулентного горения из класса PaSR (Partially Stirred Reactor - модели реактора частичного перемешивания) сравниваются с квазиламинарным подходом. Даны рекомендации по выбору между глобальным и многоступенчатым кинетическими механизмами в сочетании с различными подходами к описанию турбулентного горения. Описано влияние модели переменных турбулентных чисел Прандтля и Шмидта на моделирование данного течения. Сформулированы идеи для дальнейших исследований.
Ключевые слова
предварительно перемешанное турбулентное горение численное моделирование взаимодействие турбулентности и горения
Дата публикации
03.02.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
47

Библиография

  1. 1. Власенко В.В., Балабанов Р.А., Вэньчао Лю, Молев С.С., Сабельников В.А. Модели для описания дозвуковых течений с предварительно перемешанным турбулентным горением в каналах // ПММ. 2024. Т. 88. № 6. С. 828-836.
  2. 2. Correa S. Non-equilibrium step-stabilized combustion of hydrogen in supersonic air // 24th AIAA/ASME/SAE/ASEE J. Propulsion Conf.: Massachusetts, USA. AIAA paper. 1988. V. 88. 3223. 9 p.
  3. 3. Ueda T., Mizomoto M. Effect of slot gas injection to the flow field and coherent structure characteristics of a backstep flow // Int. J. of Heat Mass Transfer. 2001. V. 44. № 14. P. 2711-2726.
  4. 4. Magre P., Moreau P., Collin G., Borghi R., Pealat M. Further studies by CARS of premixed turbulent combustion in a high velocity flow // Combust.&Flame. 1988. V. 71. № 2. P. 147-168.
  5. 5. Petrova N. Turbulence-chemistry interaction models for numerical simulation of aeronautical propulsion systems. Ph.D. Thesis. Paris, Ecole Polytechnique, 2015. 316 p. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01113856/
  6. 6. Poinsot T., Veynante D. Theoretical and Numerical Combustion. Flourtown: RT Edwards Inc., 2005. 522 p.
  7. 7. Peters N. Turbulent Combustion. Cambridge: Univ. Press, 2000. 304 p.
  8. 8. Lipatnikov A. Fundamentals of Premixed Turbulent Combustion. Boca Raton: CRC Press, 2012. 548 p.
  9. 9. Dupoirieux F., Vincent A., Bertier N., Banh A. Numerical simulation of a premixed CH4-air burner for comparison of RANS and LES methodologies // NEPCAP 2016. October 2016. Sochi, Russia. hal-01400311.
  10. 10. Лебедев А.Б, Токталиев П.Д., Якубовский К.Я. Расчетное исследование турбулентного гомогенного горения смеси метан/воздух методами RANS и LES в малоэмиссионной камере сгорания // Горение и взрыв. 2017. Т. 10. № 4. С. 8-16.
  11. 11. Токталиев П.Д., Якубовский К.Я., Лебедев А.Б. Расчетное исследование неустойчивых режимов гомогенного горения смеси метан/воздух в малоэмиссионной камере сгорания // Горение и взрыв. 2017. Т. 11. № 1. С. 35-46.
  12. 12. Sainte-Rose B. Simulations numeriques d’ecoulements reactifs massivement d’ecolles par une approche hybride RANS/LES / PhD Thes. Paris: Ecole Centrale, 2010. 186 p.
  13. 13. Colin O., Ducros F., Veynante D., Poinsot T. A thickened flame model for large eddy simulations of turbulent premixed combustion// Phys. of Fluids. 2000. V. 12. P. 1843-1863.
  14. 14. Legiert J.P., Poinsott T. Dynamically thickened flame LES model for premixed and nonpremixed turbulent combustion // Studying Turbulence Using Numer. Simul. Databases. 2000. V. VIII. P. 157-168.
  15. 15. Refloch A., Courbet B., Murrone A., Villedieu P., Laurent C., Gilbank P., Troyes J., Tesse L., Chaineray G., Dargaud J.B., Quemerais E., Vuillo F. CEDRE Software. https://web.archive.org/web/20200216012255/http://www.aerospacelab-journal.org/sites/www.aerospacelab-journal.org/files/AL2-11.pdf
  16. 16. Sabelnikov V., Fureby C. LES combustion modeling for high Re flames using a multi-phase analogy // Combust.&Flame. 2013. V. 160. № 1. P. 83-96.
  17. 17. Berglund M., Fedina E., Fureby C., Tegner J., Sabel’nikov V. Finite rate chemistry large-eddy simulation of self-ignition in supersonic combustion ramjet // AIAA J. 2010. V. 48. № 3. P. 540-550.
  18. 18. Petrova N., Sabelnikov V., Bertier N. Numerical simulation of a backward-facing step combustor using RANS/Extended Partially Stirred Reactor model // EUCASS-2015. 17 p.
  19. 19. Лаборатория физического и численного моделирования течений с турбулентностью и горением. http://tsagi.ru/institute/lab220/
  20. 20. Трошин А.И., Молев С.С., Власенко В.В., Михайлов С.В., Бахнэ С., Матяш С.В. Моделирование турбулентных течений на основе подхода iddes c помощью программы zflare // Вычисл. мех. сплошн. сред. 2023. Т. 16. № 2. С. 203-218.
  21. 21. Moule Y., Sabelnikov V., Mura A. Highly resolved numerical simulation of combustion in supersonic hydrogen - air coflowing jets // Combust.&Flame. 2014. V. 161. № 10. P. 2647-2668.
  22. 22. Власенко В.В., Ноздрачев А.Ю., Сабельников В.А., Ширяева А.А. Анализ механизмов стабилизации турбулентного горения по данным расчетов с применением модели реактора частичного перемешивания // Горение и взрыв. 2019. Т. 12. № 1. С. 43-57.
  23. 23. Власенко В.В., Кажан Е.В., Матяш Е.С., Михайлов С.В., Трошин А.И. Численная реализация неявной схемы и различных моделей турбулентности в расчетном модуле ZEUS // Тр. ЦАГИ. 2015. № 2735. С. 5-49.
  24. 24. Балабанов Р.А., Власенко В.В., Ширяева А.А. Опыт валидации моделей турбулентного горения класса PaSR и планы развития этих моделей применительно к камерам сгорания газотурбинных установок // Сб.: Неравновесные процессы: плазма, горение, атмосфера. NEPCAP-2022 / под. ред. Фролова С.М., Ланшина А.И. М.: Торус Пресс. 2022. С. 94-99.
  25. 25. Лю В. Влияние модели химической кинетики на результаты численного моделирования турбулентных течений с горением / Дисс. на соискание уч. ст.к.ф.-м.н. М.: МФТИ, ВЦ им. А.А. Дородницына РАН, 2023. 154 с. https://www.frccsc.ru/sites/default/files/docs/ds/002-073-03/008-lu/24-1-224-02_008_Lu_main.pdf?738
  26. 26. ANSYS CFD. https://www.ansys.com/products/fluids#tab1-2
  27. 27. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model // Turbul., Heat Mass Transfer. 2003. V. 4. № 1. P. 625-632.
  28. 28. Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA J. 1994. V. 32. № 8. P. 1598-1605.
  29. 29. Басевич В.Я., Беляев А.А., Фролов С.М. Глобальные кинетические механизмы для расчета турбулентных реагирующих течений. Ч. 1. Основной химический процесс тепловыделения // Хим. физ. 1998. Т. 7. № 9. С. 112-128.
  30. 30. Franzelli B., Riber E., Gicquel L.Y., Poinsot Т. Large eddy simulation of combustion instabilities in a lean partially premixed swirled flame // Combust.&Flame. 2012. V. 159. № 2. P. 621-637.
  31. 31. Smooke M.D. Reduced Kinetic Mechanisms and Asymptotic Approximations for Methane-Air Flames: A Topical Volume / Lecture Notes in Phys. Vol. 384. Berlin: Springer, 1991. 251 p.
  32. 32. Bosnyakov S., Kursakov I., Lysenkov A., Matyash S., Mikhailov S., Vlasenko V., Quest J. Computational tools for supporting the testing of civil aircraft configurations in wind tunnels // Progr. in Aerosp. Sci. 2008. V. 44. P. 67-120.
  33. 33. Ширяева А.А. Моделирование высокоскоростных течений со смешанными режимами турбулентного горения на основе трехмерных уравнений Рейнольдса / Дисс. … к.ф.-м.н. М.: МФТИ, 2019. 217 с.
  34. 34. Zeldowitsch J.B., Frank-Kamenetzki D.A. A theory of thermal propagation of flame // in: Dynamics of Curved Fronts. Acad. Press, 1988. P. 131-140.
  35. 35. Berglund M., Fedina E., Fureby C., Tegner J., Sabel’nikov V. Finite rate chemistry large-eddy simulation of self-ignition in supersonic combustion ramjet // AIAA J. 2010. V. 48. № 3. P. 540-550.
  36. 36. Magnussen B.F. The eddy dissipation concept: A bridge between science and technology // ECCOMAS Thematic Conf. on Comput. Combust. Lisbon: 2005.
  37. 37. Chomiak J., Karlsson A. Flame liftoff in diesel sprays // Int. Symp. on Combustion. Elsevier, 1996. V. 26. № 2. P. 2557-2564.
  38. 38. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD. La Canada: DCW Industries, 2006. 544 p.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека