Limitaciones conceptuales del método de función de densidad de probabilidad para modelar la combustión premixed turbulenta y descripción en forma cerrada de los efectos de las reacciones químicas
Autores: Zimont, Vladimir L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Limitaciones conceptuales del método de función de densidad de probabilidad para modelar la combustión premixed turbulenta y descripción en forma cerrada de los efectos de las reacciones químicas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Posibilidades
Función de densidad de probabilidad
Llamas premisceladas turbulentas
Descripción en forma cerrada
Efectos químicos
Estrategias de modelado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, analizamos críticamente las posibilidades de los métodos de función de densidad de probabilidad (PDF) para la descripción en forma cerrada de los efectos químicos de la combustión en llamas premisceladas turbulentas. Llegamos a la conclusión de que el concepto de una descripción en forma cerrada de los efectos químicos en la estrategia de modelado clásica en el método PDF, basado en el uso de modelos de mezcla independientes de reacciones, no es aplicable a las llamas turbulentas. La razón de esto es la fuerte dependencia de la mezcla en las reacciones de combustión debido a la naturaleza de zona de reacción delgada de la combustión turbulenta, confirmada en estudios ópticos recientes y simulaciones numéricas directas. En este caso, el efecto químico es causado por procesos acoplados de reacción-difusión que tienen lugar en zonas delgadas de combustión instantánea. Consideramos posibles estrategias de modelado alternativas en el método PDF que permitirían describir los efectos químicos en forma cerrada y llegamos a la conclusión de que esto es posible solo en un caso hipotético donde la combustión instantánea ocurre en zonas de reacción idénticas a la zona de reacción de la llama laminar no perturbada. Para la combustión turbulenta en el régimen de llama laminar, utilizamos una estrategia de modelado inverso donde el PDF del modelo contiene directamente las características de la llama laminar. Para la combustión turbulenta en el régimen de zona de precalentamiento distribuido, ofrecemos una estrategia de modelado conjunta original directa/inversa. Para la combustión turbulenta en el régimen de llama gruesa, combinamos las estrategias de modelado conjunto directo/inverso e inverso, respectivamente, para la simulación de la estructura de la llama gruesa y para la determinación de las características globales de la llama turbulenta.
Descripción
En este artículo, analizamos críticamente las posibilidades de los métodos de función de densidad de probabilidad (PDF) para la descripción en forma cerrada de los efectos químicos de la combustión en llamas premisceladas turbulentas. Llegamos a la conclusión de que el concepto de una descripción en forma cerrada de los efectos químicos en la estrategia de modelado clásica en el método PDF, basado en el uso de modelos de mezcla independientes de reacciones, no es aplicable a las llamas turbulentas. La razón de esto es la fuerte dependencia de la mezcla en las reacciones de combustión debido a la naturaleza de zona de reacción delgada de la combustión turbulenta, confirmada en estudios ópticos recientes y simulaciones numéricas directas. En este caso, el efecto químico es causado por procesos acoplados de reacción-difusión que tienen lugar en zonas delgadas de combustión instantánea. Consideramos posibles estrategias de modelado alternativas en el método PDF que permitirían describir los efectos químicos en forma cerrada y llegamos a la conclusión de que esto es posible solo en un caso hipotético donde la combustión instantánea ocurre en zonas de reacción idénticas a la zona de reacción de la llama laminar no perturbada. Para la combustión turbulenta en el régimen de llama laminar, utilizamos una estrategia de modelado inverso donde el PDF del modelo contiene directamente las características de la llama laminar. Para la combustión turbulenta en el régimen de zona de precalentamiento distribuido, ofrecemos una estrategia de modelado conjunta original directa/inversa. Para la combustión turbulenta en el régimen de llama gruesa, combinamos las estrategias de modelado conjunto directo/inverso e inverso, respectivamente, para la simulación de la estructura de la llama gruesa y para la determinación de las características globales de la llama turbulenta.