Efectos del Número de Lewis en la Evolución de la Curvatura en Llamas Premixtas Turbulentas en Expansión Esférica
Autores: Alqallaf, Ahmad; Klein, Markus; Chakraborty, Nilanjan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Efectos del Número de Lewis en la Evolución de la Curvatura en Llamas Premixtas Turbulentas en Expansión Esférica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Efectos
Número de Lewis
Evolución de la curvatura
Arrugamiento de la llama
Inestabilidad termo-difusiva
Propagación de la llama
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se han investigado los efectos del número de Lewis en los mecanismos físicos pertinentes a la evolución de la curvatura utilizando simulaciones numéricas directas tridimensionales (DNS) de llamas premisceladas turbulentas en expansión esférica con números de Lewis característicos de Le=0.8, 1.0 y 1.2. Se ha encontrado que la tasa de combustión general y la extensión de las arrugas de la llama aumentan al disminuir el número de Lewis Le, y esta tendencia es particularmente prevalente en el caso del número de Lewis subunidad (por ejemplo, Le=0.8) debido a la ocurrencia de la inestabilidad termo-difusiva. En consecuencia, se ha encontrado que el caso Le=0.8 presenta una mayor probabilidad de encontrar topologías de silla con curvaturas negativas de gran magnitud en comparación con los casos correspondientes de Le=1.0 y 1.2. Se ha encontrado que los términos en la ecuación de transporte de curvatura debido a los gradientes de la tasa de deformación normal y el rizo de la vorticidad que surgen tanto del flujo de fluido como de la propagación normal de la llama juegan roles fundamentales en la evolución de la curvatura en todos los casos considerados aquí. La contribución neta de los términos de fuente/sumidero de la ecuación de transporte de curvatura tiende a aumentar la concavidad y convexidad de la superficie de la llama en las ubicaciones con curvaturas negativas y positivas, respectivamente, para el caso Le=0.8. Esto, junto con la ocurrencia de valores de alta y baja temperatura (y tasa de combustión) en las zonas con curvaturas positivas y negativas, respectivamente, actúa para aumentar las arrugas de curvatura positiva y negativa inducidas por la turbulencia en el caso Le=0.8, lo que es indicativo de inestabilidad termo-difusiva. Por el contrario, los efectos de propagación de la llama tienden a promover débilmente la concavidad de los picos con curvaturas negativas y actúan para disminuir la convexidad de los bultos altamente curvados positivamente en los casos Le=1.0 y 1.2, que eventualmente se suavizan debido a los altos y bajos valores de velocidad de desplazamiento Sd en las ubicaciones con curvaturas negativas y positivas, respectivamente. Así, la propagación de la llama tiende a suavizar la superficie de la llama en los casos Le=1.0 y 1.2.
Descripción
Se han investigado los efectos del número de Lewis en los mecanismos físicos pertinentes a la evolución de la curvatura utilizando simulaciones numéricas directas tridimensionales (DNS) de llamas premisceladas turbulentas en expansión esférica con números de Lewis característicos de Le=0.8, 1.0 y 1.2. Se ha encontrado que la tasa de combustión general y la extensión de las arrugas de la llama aumentan al disminuir el número de Lewis Le, y esta tendencia es particularmente prevalente en el caso del número de Lewis subunidad (por ejemplo, Le=0.8) debido a la ocurrencia de la inestabilidad termo-difusiva. En consecuencia, se ha encontrado que el caso Le=0.8 presenta una mayor probabilidad de encontrar topologías de silla con curvaturas negativas de gran magnitud en comparación con los casos correspondientes de Le=1.0 y 1.2. Se ha encontrado que los términos en la ecuación de transporte de curvatura debido a los gradientes de la tasa de deformación normal y el rizo de la vorticidad que surgen tanto del flujo de fluido como de la propagación normal de la llama juegan roles fundamentales en la evolución de la curvatura en todos los casos considerados aquí. La contribución neta de los términos de fuente/sumidero de la ecuación de transporte de curvatura tiende a aumentar la concavidad y convexidad de la superficie de la llama en las ubicaciones con curvaturas negativas y positivas, respectivamente, para el caso Le=0.8. Esto, junto con la ocurrencia de valores de alta y baja temperatura (y tasa de combustión) en las zonas con curvaturas positivas y negativas, respectivamente, actúa para aumentar las arrugas de curvatura positiva y negativa inducidas por la turbulencia en el caso Le=0.8, lo que es indicativo de inestabilidad termo-difusiva. Por el contrario, los efectos de propagación de la llama tienden a promover débilmente la concavidad de los picos con curvaturas negativas y actúan para disminuir la convexidad de los bultos altamente curvados positivamente en los casos Le=1.0 y 1.2, que eventualmente se suavizan debido a los altos y bajos valores de velocidad de desplazamiento Sd en las ubicaciones con curvaturas negativas y positivas, respectivamente. Así, la propagación de la llama tiende a suavizar la superficie de la llama en los casos Le=1.0 y 1.2.