شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ شعله های سندیا d، e و f با توسعه‌ مدل اشتعال لایه اختلاطی متغیر(viml) در تولید کتابخانه دوبعدی fgm

کتابخانه فلیملت fgm براساس دو بعد کسر مخلوط و متغیر پیشروی شکل‌گرفته است. با این کتابخانه امکان شبیه‌سازی احتراق برای جریان سوخت و اکسنده با ترکیب شیمیایی ثابت وجود دارد. شبیه‌سازی احتراق با استفاده از مدل فلیملت نیازمند افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت به بیش از دو بعد است. شعله‌های پایلوت دار سندیا ازجمله شعله‌های با چند جریان ورودی است که از جت سوخت، جریان داغ پایلوت و هوا شکل‌گرفته‌اند. افزایش ابعاد کتابخانه فلیملت منجر به افزایش قابل‌توجه حجم کتابخانه و افزایش هزینه محاسباتی در فرایند بازخوانی و میان‌یابی داده‌ها از این کتابخانه می‌شود. این مقاله به معرفی روشی ابداعی باهدف تولید کتابخانه دوبعدی فلیملت برای میدان جریانی با چند ورودی و یا ترکیب غیرثابت سوخت و اکسنده ورودی می‌پردازد. روش ابداعی بر پایه روش مدل اشتعال لایه اختلاط (iml) توسعه‌یافته و مدل اشتعال لایه اختلاطی متغیر (viml) نام‌گذاری می‌شود. برای اعتبارسنجی این مدل پیشنهادی، از شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ (les) شعله‌های سندیا d، e و f با اعداد رینولدز 22400، 33600 و 44800 بهره گرفته‌ شده است. نتایج شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ نشان می‌دهد که کتابخانه دوبعدی توانایی مدل‌سازی میدان جریان را با سه ورودی متفاوت را دارد و می‌تواند به‌عنوان جایگزین کتابخانه هایی با ابعاد بیش از دوبعد گردد که منجر به کاهش زمان محاسبه فرایند بازیابی اطلاعات و کاهش حافظه رم  موردنیاز برای ذخیره کتابخانه به مقدار قابل‌توجهی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی نشان‌دهنده همخوانی مناسب مقادیر میانگین و واریانس کسر مخلوط و دما با داده‌های تجربی برای هر سه شعله است. افزایش عدد رینولدز باعث افزایش خطا قبل از توسعه جریان جت در محاسبه دما شده که ناشی از عدم دقت در پیش‌بینی کسر مخلوط در آن محدوده است.

A Large eddy simulation of the Sandia D, E, F flames using the developed variable ignition mixing layer to generate 2D FGM table

T The flamelet library in FGM model is constructed based on mixture fraction and progress variable. This library facilitates to model the reactive flow precisely only in the case of two fuel/oxidizer inflow streams. For the case of more inflow streams, e.g. Sandia piloted flames fuel jet/ pilot/ air, it is needed to extend dimensions of the FGM library. This extension increase the size of stored data leads to higher computational cost. In this paper, the main motivation is to develop the Ignition Mixing Layer method (IML) to the Variable Ignition Mixing Layer (VIML) as the novel approach to generate the 2D FGM table for multi inflow streams. Large Eddy Simulations of the Sandia D, E, and F with Reynolds number of 22400, 33600, and 44800 were conducted to validate this method. The LES results show a good agreement on the mean and variance of the mixture fraction and temperature. Therefore, the VIML is a successful model to simulate multi inflow streams with 2D FGM library.