Résumé IA · arXiv: 2207.11567v1 · physics.flu-dyn

Low Mach number lattice Boltzmann model for turbulent combustion: flow in confined geometries

S. A. Hosseini, N. Darabiha, D. Thevenin
Article original Soumis à arXiv le 23 Jul. 2022 Licence : CC BY 4.0

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L’essentiel

  • Les auteurs étendent un solveur hybride de Boltzmann sur réseau/différences finies pour les écoulements thermo-compressibles à faible nombre de Mach
  • L'innovation principale est l'utilisation d'un opérateur de collision plus robuste qui augmente la stabilité du modèle original et facilite les simulations d'écoulements à nombre de Reynolds plus élevés
  • Un modèle sous-maille et une approche de flamme épaissie ont été ajoutés, permettant des simulations efficaces en grandes échelles d'écoulements turbulents réactifs dans des géométries complexes
  • Le solveur est utilisé pour simuler la combustion dans deux configurations : propagation frontale de flamme dans une chambre de combustion 2D avec obstacles et brûleur tourbillonnaire PRECCINSTA 3D
  • L'analyse temporelle montre une bonne concordance par rapport aux résultats obtenus par simulation numérique directe et simulation en grandes échelles disponibles dans la littérature
  • La simulation du brûleur PRECCINSTA démontre une très bonne concordance avec les données expérimentales même à basse résolution
  • Le modèle est appliqué avec une chimie à double étape et un transport/thermodynamique multi-composants pour simuler le brûleur sous des conditions similaires aux études expérimentales/numériques actuelles

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Mots clés générés par l'IA : Solveur hybride Boltzmann Réseau/Différences finies Turbulence Géométrie complexe

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Dans cet article, les auteurs étendent un solveur hybride de Boltzmann sur réseau/différences finies pour les écoulements thermo-compressibles à faible nombre de Mach afin de prendre en compte des configurations plus réalistes et complexes impliquant la turbulence et des géométries complexes. La principale innovation par rapport aux contributions précédentes est l'utilisation d'un opérateur de collision plus robuste qui augmente considérablement la stabilité du modèle original à temps de relaxation unique et facilite les simulations d'écoulements à nombre de Reynolds plus élevés. En outre, un modèle sous-maille et une approche de flamme épaissie ont été ajoutés, permettant des simulations efficaces en grandes échelles d'écoulements turbulents réactifs dans des géométries complexes. Ce solveur robuste combiné à un traitement approprié des conditions aux limites est utilisé pour simuler la combustion dans deux configurations : la propagation frontale de flamme dans une chambre de combustion 2D avec plusieurs obstacles et le brûleur tourbillonnaire PRECCINSTA 3D. L'analyse temporelle de la surface de flamme dans la configuration 2D montre une très bonne concordance par rapport aux résultats obtenus par simulation numérique directe et simulation en grandes échelles disponibles dans la littérature. La simulation du brûleur PRECCINSTA est effectuée tout d'abord pour un écoulement froid en utilisant différentes résolutions du maillage. Les comparaisons avec les données expérimentales démontrent une très bonne concordance même à basse résolution. Le modèle est ensuite appliquée avec une chimie à double étape et un transport/thermodynamique multi-composants pour simuler le brûleur sous des conditions semblables aux études expérimentales/numériques présentement rapportée pour $\phi$=0.83. Les résultats sont encore une fois en très bon accord avec ceux obtenus par simulations en grandes échelles ainsi qu'avec les donnée expérmentales, ce qui démontre l'excellente performance du solveur hybride.

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