Метод ASMTurbС автономного статистического моделирования диффузионного турбулентного горения и некоторые результаты его тестирования

Ю. В. Нужнов

Аннотация


Формулируется принцип построения математических моделей для процессов диффузионного турбулентного горения и предлагается метод автономного статистического моделирования гидродинамических характеристик таких процессов (метод ASMTurbС). Отличительной особенностью метода является учёт эффектов перемежаемости динамических и скалярных полей турбулентного течения в сочетании с известным методом «восстановленной концентрации горючего». Принципиальным отличием метода ASMTurbС является возможность строить математические модели для расчёта статистических характеристик (одноточечных обычных и центральных моментов) динамических и скалярных полей течения только турбулентной жидкости турбулентного течения. Построенные по методу ASMTurbC модели позволяют находить условные статистические характеристики неоднородного поля концентрации восстановленной концентрации горючего как пассивной примеси и, как следствие, концентрации основных химических реагентов горючего и окислителя. Тестирование метода осуществляется на примере построения математической модели турбулентного факела горения затопленной осесимметричной струи горючего (пропана). Результаты тестирования представляются в виде расчётов условных и полных статистических характеристик динамических и скалярных полей факела. Показано, что выполненные расчёты достаточно хорошо соответствуют известным экспериментальным данным и не требуют значительных затрат времени. 


Ключ. слова


Статистическое моделирование; диффузионное турбулентное горение; перемежаемость; метод ASMTurbС; математическая модель; турбулентная и нетурбулентная жидкость

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Кузнецов В.Р., Сабельников В.А. Турбулентность и горение. М.: Наука, 1986. 288 с.

2. Pope S.B. Turbulent Flows. Cambridge University Press, 2000. 771 p.

3. Нужнов Ю.В. Условное усреднение уравнений Навье-Стокса и новый подход к моделированию перемежающихся турбулентных течений // Механика Жидкости и Газа. 1997. № 4. С. 24-31.

4. Nuzhnov Yu.V. Statistical theory and modeling of energy-containing structure of intermittent turbulent flows // KazNU Bulletin. Mathematics, Mechanics and Computer Science series. 2010. V. 66, no. 3. P. 38-44.

5. Нужнов Ю.В. Метод автономного статистического моделирования турбулентных течений (ASMTurb): ИС 0010816 РК; опубл. 21.10.2013; бюл. № 1392.

6. Nuzhnov Yu.V. Method of the «autonomous» modeling of turbulent flows under intermittency conditions. Part 1. Problem formulation // KazNU Bulletin. Mathematics, Mechanics and Computer Science Series. 2009. V. 60, no. 1. P. 87-98.

7. Нужнов Ю.В. К теории турбулентного тепло- и массопереноса с учетом эффектов перемежаемости // Инженерно-Физический Журнал. 2011. Т. 84, № 1. C. 150-159.

8. Нужнов Ю.В. Моделирование турбулентного горения на основе условных PDF консервативного скаляра // Вестник КазНУ. Серия: математика, механика, информатика. 2005. Т. 46, № 3. С.119-130.

9. Burke S.P., Schumann T.E.W. Diffusion flames // Industrial & Engineering Chemistry. 1928. V. 20, no. 10. P. 988-1006.

10. Becker H., Hottel H., Williams G. The nozzle-fluid concentration field of the round turbulent free jet // Journal of Fluid Mechanics. 1967. V. 30, no. 2. P. 285-303. doi.org/10.1017/s0022112067001430

11. Birch A.D., Brown D.R, Dodson M.G., Tomson G.R. The turbulent concentration field of a methane jet // Journal of Fluid Mechanics. 1978. V. 88, no. 3. P. 431-450. doi.org/10.1017/s0022112078002190

12. Ebrahimi I., Gunter R., Haberda F. Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen der Konzentrazion in isothermen Luft-Freistrahlen // Forschung im Ingenieurwesen. 1977. V. 43, no. 2. P. 47-52. doi.org/10.1007/bf02574541

13. Nuzhnov Yu.V. Some results of statistical modeling of the small-scale turbulence structure revealed with consideration of intermittency // Conference Paper «Fluids Engineering Systems and Technologies». V. 7A. San Diego, 2013. 7 p. Code 105847. doi: 10.1115/IMECE2013-62645

14. Spenser B.W., Jones B.G. Statistical investigation of pressure and velocity fields in the turbulence two-stream mixing layer // Conference Paper in 4th Fluid and Plasma Dynamics Conference. 1971. P. 613. doi.org/10.2514/6.1971-613

15. Tennekes H., Lumley J.L. A First Course in Turbulence. MIT Press, 1972. 300 p.

16. Fabris G. Conditional sampling study of the turbulent wake of a cylinder // Journal of Fluid Mechanics. 1979. V. 94, no. 4. P. 673-709. doi.org/10.1017/s0022112079001245

17. Townsend A.A. The Fully Developed Wake of a Circular Cylinder // Australian Journal of Chemistry. 1949. V. 2, Iss. 4. P. 451-468. doi.org/10.1071/ch9490451


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2412-7329-2015-14-2-137-150

Ссылки

  • Ссылки не определены.


 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533