Turbulent Flame Speeds of G-equation Models in Unsteady Cellular Flows
National Cheng Kung University（国立成功大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
通过计算研究时间依赖细胞流中G方程模型的前锋速度，发现曲率-应变G方程中速度锁定于周期频率，而粘性G方程或随机振荡下该现象消失。
2012-10-05 cs.NA math.NA nlin.PS
A Numerical Study of Turbulent Flame Speeds of Curvature and Strain G-equations in Cellular Flows
Department of Mathematics, UC Irvine（加州大学欧文分校数学系）
通过数值模拟研究湍流燃烧中曲率和应变G方程的火焰前缘速度，发现曲率G方程的湍流火焰速度随胞格流强度增加而增强，而应变G方程的速度先增后减，并在有限强度下熄灭。
2012-02-28 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Flamelet modeling of thermo-diffusively unstable hydrogen-air flames
为了减少CO2排放，氢燃烧在技术应用中变得越来越重要。在这种情况下，贫氢-空气火焰显示出有前途的功能，但在其他特性，他们往往表现出热扩散不稳定性。与这些不稳定性相关的蜂窝状结构的形成导致火焰表面积增加，这进一步促进了火焰传播速度，这是技术燃烧器的设计、控制和安全操作的重要参考量。虽然许多研究已经解决了固有的火焰不稳定性在过去的物理现象，也有一个需求，以预测这样的火焰特性与降阶模型，允许计算效率的模拟。在这项工作中，H2-空气球形膨胀火焰，表现出热扩散不稳定性，研究与基于火焰的建模方法在先验和后验的方式。将最近提出的小火焰/进展变量（FPV）模型（具有基于未伸展平面火焰的流形）和新型FPV方法（考虑了列表流形中的大曲率变化）与详细的化学（DC）计算进行比较。首先，这两种FPV方法进行评估的先验测试与DC参考数据集。其后，后验评估包括两个部分：扰动平面火焰的线性稳定性分析和球形膨胀火焰的模拟。这两个FPV模型进行了系统的分析，考虑到全球和当地的火焰特性相比，直流参考数据。结果表明，新的FPV模型，将大曲率变化的歧管，导致改善预测的波纹火焰前端的微观结构和形成的细胞结构，而全球的火焰性质是合理的，以及再现这两个模型。
2023-01-17 physics.flu-dyn
Flame Enhancement and Quenching in Fluid Flows
我们进行直接数值模拟（DNS）的平流标量场的扩散和反应，根据非线性反应定律。我们的目标是研究如何散装燃烧速率的反应是由一个强加的流量的影响。特别是，我们感兴趣的数值结果与最近预测的分析上限和下限进行比较。我们专注于两类具有不同几何形状的强加模型流的反应增强和猝灭现象：周期剪切流和细胞流。我们主要感兴趣的是快速平流区。我们发现剪切流中的整体燃速v满足v ~ a*U+b，其中U是典型的流速，a是一个常数，取决于流动的振荡长度尺度与层流前缘厚度之间的关系。对于细胞流，我们得到v ~ U^{1/4}。我们还研究了火焰熄灭（淬火）的点火型反应规律和compensated支持的初始数据的标量场。我们发现，在剪切流中，尺寸W的火焰通常可以被振幅为U ~ α *W的流淬灭。常数α取决于流动的几何形状，如果流动剖面具有大于临界尺寸的平台，则常数α趋于无穷大。在胞状流中，我们发现，如果胞状流的尺寸小于一个临界值，则猝灭所需的平流强度为U ~ W^4。
2002-12-16 physics.flu-dyn
Evolution of lean hydrogen-air premixed flames under high-frequency acoustic forcing: flame morphology and displacement speed
School of Engineering, Newcastle University（纽卡斯尔大学工程学院）；Department of Engineering, University of Cambridge（剑桥大学工程系）
研究了高频声学强迫下氢气-空气预混火焰的演化，分析了火焰形态变化及位移速度与等效比、频率的关系，揭示了热扩散不稳定性与流体动力学不稳定性对火焰行为的影响。
2026-05-14 physics.flu-dyn
Assessment of turbulent fire dynamics and combustion instabilities using a flamelet model
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；State Key Laboratory of Fire Science（火灾科学国家重点实验室）；University of Wuppertal（乌珀塔尔大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本研究以桑迪亚1米甲烷火羽流为基准，采用FPV方法结合LES探究火焰底部燃烧不稳定性，量化了有限速率化学与微分扩散的影响，为大规模湍流浮力火焰高保真模拟提供了指导。
2026-08-26 physics.flu-dyn
Stability analysis of confined V-flames. I. Analytical treatment of the high-velocity limit
研究了具有任意气体膨胀的受限V型火焰的线性稳定性问题。利用火焰动力学的在壳描述，得到了锚定火焰扰动传播的一般方程。这个方程的解析解的V型火焰在高速通道流。它表明，在这种情况下，火焰扰动的动态控制的记忆效应与涡产生的弯曲的前面。确定了微扰增长率谱，并给出了本征函数的显式解析表达式。结果表明，分段线性V型结构对气体膨胀系数的所有值都是不稳定的。
2009-02-25 physics.class-ph physics.flu-dyn
Experiments in a novel quasi-1D diffusion flame with variable bulk flow
本文改进了一种可产生准一维无应变扩散火焰的新型燃烧器喷射器，提出可变主体流下的火焰位置理论模型，并通过实验验证了该配置能良好近似一维腔室扩散火焰，为火焰稳定性理论提供了新的实验验证途径。
2025-05-02 physics.flu-dyn
A Novel Approach for Direct Measurement of the Stretch Factor in Laminar Premixed Hydrogen-Air Flames Affected by Thermodiffusive Instabilities
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；SINTEF Energy Research（辛特夫能源研究）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
本文提出了一种利用OH-PLIF成像的新实验方法，直接测定层流氢气火焰在从准稳定到热扩散不稳定状态过渡时的拉伸因子，通过分析火焰表面变化和燃烧速率变化来确定拉伸因子。
2026-03-20 physics.flu-dyn
Diffusive-thermal instabilities of a planar premixed flame aligned with a shear flow
本文研究了剪切流中平面预混火焰的稳定性，通过线性稳定性分析导出色散关系，揭示了 Taylor 色散与热扩散不稳定性的耦合，并发现大 Peclet 数下胞状和振荡不稳定性的新转变规律。
2024-06-27 physics.flu-dyn
Dynamics of upstream flame propagation in a hydrogen-enriched premixed flame
采用大涡模拟（LES）和增稠火焰（TF）模型，研究了甲烷-空气预混火焰中自由强旋流流动对上游火焰传播的影响。选择了一个实验室尺度的旋流预混燃烧室进行数值研究，该燃烧室在大气条件下运行，并有实验数据可供验证。在LES-TF方法中，火焰前锋通过人工加厚在计算网格上求解，并且使用Arkenius化学指定的反应速率直接求解单个物质传输方程。良好的协议时，发现与公布的实验数据，包括预测RMS波动的预测比较。同时，研究结果表明，上游火焰传播的起始与流体力学和反应之间的平衡有关。这一过程与中心回流气泡的上游传播有关，中心回流气泡推动上游混合管中的火焰前缘。一旦火焰前缘开始向上游移动，富氢混合物表现出更不稳定的行为;而相比之下，CH 4火焰表现出稳定的行为。
2021-02-03 physics.flu-dyn
Dynamics of unconfined spherical flames
使用肥皂泡技术，我们可视化的动力学无约束的氢-空气火焰使用高速纹影视频。我们表明，对于足够弱的混合物，即，在低火焰速度下，浮力效应变得重要。一个临界尺寸的火球开始升起。实验结果与Zingale和Dursi提出的标度律非常吻合。我们报告的结果在一个流体动力学视频。
2012-11-01 physics.flu-dyn
Dynamic stabilization of a hydrogen premixed flame in a narrow channel
本文通过多缝配置中的几何改变和动态周期性应变/速度场数值模拟，研究窄通道中氢气预混火焰的动态稳定机制，以应对高火焰速度和路易斯数效应带来的回火挑战。
2023-10-15 physics.flu-dyn
Shear-layer effects on the dynamics of unsteady premixed laminar counterflow flames
本研究针对非定常预混层流对冲火焰，通过实验考察偏离中心位置的火焰行为，发现剪切层涡结构强度主导高次谐波响应，揭示了多维效应下的火焰动力学差异。
2025-10-29 physics.flu-dyn
Flame dynamics during intermittency and secondary bifurcation to longitudinal thermoacoustic instability in a swirl-stabilized annular combustor
在一个实验室尺度的湍流环形燃烧室的16个旋流稳定燃烧器的实验研究中，我们研究了火焰和火焰声相互作用在不同的动态状态下与燃烧室的纵向模式。我们同时测量声压和CH* 化学发光发射的火焰使用高速摄像机。当当量比增加时，燃烧室经历了如下的转变过程：燃烧噪声（CN）通过二次分叉状态（INT）转变为低幅纵向热声不稳定性（TAI），以及从低幅纵向热声不稳定性（TAI）通过二次分叉转变为高幅纵向热声不稳定性。我们报告的第一个证据的二次分叉从低振幅TAI到高振幅TAI的湍流热声系统，这使我们能够测试在两个不同的扰动幅度在自然环境中的火焰响应。我们发现一个显着的差异，在火焰的相互作用的动力学周期性的一部分，低和高振幅TAI。具体而言，在周期性的部分，从各种燃烧器测量的局部热释放率（HRR）之间的相位差显示出显着的相位滑移的时间。在低幅值TAI期间，燃烧器的HRR响应之间存在较少的相位滑移，这导致火焰之间的弱同步状态。在高振幅TAI期间，我们发现火焰彼此之间以及与压力波动完全同步。然后，我们量化不同的火焰之间的时间和空间同步的程度，火焰和压力波动使用仓本序参量和锁相值。我们表明，同步理论可以方便地用来表征和量化火焰声相互作用的环形燃烧室。
2020-05-18 physics.flu-dyn
Premixed Flame Dynamics in Narrow 2D Channels
在小通道内传播的预混火焰表现出与传统尺度下的火焰传播不同的复杂燃烧现象。可用的实验和数值研究已经记录了固定/非固定和/或非对称模式，其取决于进入的反应物流的性质以及通道几何形状和壁温。目前的工作旨在阐明机制，导致破环和极限循环行为，这些燃烧模式的基础。具体而言，四种情况下的贫预混甲烷/空气燃烧-两个当量比（0.53和0.7）和两个通道宽度（2和5 mm）-研究在一个2D的配置与恒定的通道长度和批量进口速度，其中使用详细的化学进行数值模拟。外墙加热是通过施加一个线性的温度梯度作为边界条件的两个墙壁上模拟。在2 mm通道中，两个当量比产生的火焰在向上游传播后以对称的火焰前缘稳定。在5 mm通道中，火焰锋开始对称，尽管对称性在点火后几乎立即被破坏。此外，5 mm通道产生具有显著不同的极限环的不稳定燃烧模式：在较稀的情况下（λ = 0.53），不对称的火焰前缘周期性地跳动，而在较浓的情况下（λ = 0.7），观察到具有重复的燃烧和点火（FREI）的火焰。为了提供对负责火焰动力学的机制的见解，反应前沿和火焰前沿被捕获和区分。结果表明，火焰前缘对称性的损失起源于一个区域，其中负拉伸率接近火焰尖点显示大的梯度/曲率，因此，火焰破裂归因于流体动力学不稳定性。极限环行为是[…]
2016-08-01 physics.flu-dyn
Turbulence-Flame Interaction
利用高Karlovitz数下正庚烷预混火焰的直接数值模拟数据创建了一个流体动力学视频。涡量和进展变量（通过火焰单调增加的变量）的大小说明了连续性火焰的相互作用。
2013-10-12 physics.flu-dyn
Flickering of buoyant diffusion flames: a vortex dynamics revisit
以往的研究发现，浮力扩散火焰的闪烁与环形涡的周期性脱落有关，环形涡是在火焰处重力诱导剪切下形成的。此外，许多实验研究已经报道了比例关系$f \propto D^{-1/2}$，其中$f$是闪烁频率，$D$是燃料入口的直径。然而，环涡机制和标度关系之间的联系还没有被清楚地理解。目前的研究从理论上重新审视这个问题的角度来看，涡动力学。该理论结合了涡动力学界的一个最新发现：一个不断增长的涡环的分离是不可避免的，并且可以由一个基本上是涡的无量纲循环的普适常数决定。通过计算环形涡的总环量和应用涡环分离准则，建立了环形涡寿命与浮力扩散火焰闪烁之间的数学关系，得到了通用的闪烁频率公式，并与现有的池式和射流扩散火焰的实验数据进行了比较验证。
2018-03-28 physics.flu-dyn
Flame/flow dynamics at the piston surface of an IC engine measured by high-speed PLIF and PTV
为了预测瞬态热损失，需要求解发动机表面的流体输运，这对于高效内燃机（ICE）的发展变得越来越重要。现有的有限数量的调查集中在发动机表面附近的非反应流，而这项工作的重点是近壁流场动力学的传播火焰前锋。采用粒子跟踪测速仪（PTV）和二氧化硫平面激光诱导荧光（PLIF）技术，以kHz重复频率同时测量了流场和火焰分布。测量是在活塞表面附近进行的，在800转/分下操作的光学可访问的发动机具有均匀的化学计量的异辛烷-空气混合物。高速测量揭示了近壁流动和火焰发展之间的强烈相互依赖性，这也影响了随后的燃烧。进行条件分析，以分析火焰/流动动力学在活塞表面的周期与弱和强的流速平行的表面。点火前与较高速度相关的更快火焰传播表明火焰前方有更强的流动加速度。与前进的火焰前缘相关的流动加速是一种瞬态特征，它强烈地影响边界层的发展。分析了从壁面到75%最大速度的距离（δ75），以比较点火和发动数据集之间的边界层发展。δ75的减小与由接近的火焰锋产生的流动加速密切相关。测量结果显示，在点火和机动数据集之间的边界层流动存在很大偏差，强调在为反应流建立边界层物理模型时，需要考虑瞬态流动行为。
2020-09-03 physics.flu-dyn
Spark-ignited kernel dynamics in fine ethanol sprays and their relations with minimum ignition energy
采用欧拉-欧拉方法和详细的化学机理研究了乙醇液滴/蒸汽/空气混合物的火花点火。火焰核-液滴相互作用用蒸发完成前沿（ECF）进行量化。因此，可以基于ECF和火焰前缘之间的相对位置来定义两类喷雾火焰，即，均匀和非均匀喷雾火焰。提出了一种基于元素的火焰前缘当量比（简称火焰当量比）测量蒸发喷雾中气体成分的方法。对于贫燃料混合物，由于贫火焰ER，准稳态球形火焰（QSSF）发生，并且QSSF前部的成分是均匀的。对于富油两相混合物，当液滴直径为15 μm时，在贫油和富油背景气下，火花点火核心失效后，均观察到了二次点火现象。这是由于富火焰ER和/或强蒸发热损失。同时，燃料滴在非均质混合物中生成，并向均质状态过渡。对于贫、富两相混合物，燃料滴影响着火性和火焰轨迹。此外，点火能量影响核形成初期的火焰ER和前锋距离。最后，研究了不同燃气和总能量比下的最小点火能量。
2022-09-18 physics.flu-dyn
Machine Learning based Ensemble Flame Regime Classification for Mesoscale Combustors based on Insights from Linear and Nonlinear Dynamic Analysis
Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Science（印度科学学院机械工程系）
本研究通过机器学习集成方法，利用动态和统计分析对mesoscale燃烧器中的火焰状态进行分类，结合化学发光和声压信号分析，揭示火焰状态的动态特征。
2026-02-23 nlin.CD physics.flu-dyn
The Effect of Heat Loss During the Early Stages of Flame Propagation and Tulip Flame Formation
Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺尔迪塔，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；Aviation Key Laboratory of Science and Technology on High Speed and High Reynolds Number, Shenyang Key Laboratory of Computational Fluid Dynamics, Aerodynamics Research Institute, AVIC Shenyang（航空高速与高雷诺数科学技术重点实验室，沈阳计算流体力学重点实验室，空气动力学研究所，中航沈飞）
研究预混火焰在二维和圆柱形通道中传播动力学，用直接数值模拟结合传导热传递，考虑不同热损失情况，对比绝热条件模拟结果，再现火焰动力学特征，突出壁热损失和几何限制对火焰动力学的综合影响。
2026-07-17 physics.flu-dyn
Instability of a Flame Front in a Lean H2-N2O Mixture
火花点火和随后的火焰传播在预混合，贫燃料（当量比为0.4）H2-N2 O混合物显示在这个流体动力学视频。高速纹影摄影被用来可视化的火焰传播和复杂的不稳定性，发展的火焰表面。这种不稳定性是火焰前缘扩散过程与流体动力学不稳定性相互竞争的结果。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Spatiotemporally Resolved Multi-Scalar Measurements of Methane Tulip Flames in a Square Channel
Peking University（北京大学）
研究通过多平面双色PLIF技术，空间时间分辨测量甲烷预混火焰在方形通道中郁金香结构的温度和OH浓度分布，揭示火焰形态演变及热损失机制。
2026-04-21 physics.flu-dyn
Flame dynamics and Markstein numbers in Hele-Shaw cells and porous media under Darcy's law
University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究探讨了达西定律下Hele-Shaw细胞和多孔介质中火焰动力学，揭示了马克斯坦数的差异及约束对流体不稳定性的影响。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Effect of wall thermal inertia upon transient thermoacoustic dynamics of a swirl-stabilized flame
本文指出了考虑燃烧室热状态对研究或预测其热声稳定性的重要性。这方面往往被忽视或被认为不如操作参数的影响重要，例如热功率或当量比，但在某些情况下，它可以对不稳定性的发展产生显着的影响。本文介绍了实验结果收集的燃烧室具有贫油旋流稳定火焰表现出热声不稳定性在某些操作条件下。它示出，这种不稳定性是由火焰拓扑结构的变化引起的壁面温度与热功率的逐步增加。这种不稳定性对壁面温度的依赖性导致当操作条件动态改变时的惯性效应和滞后。一个低阶模型的系统再现这一显着的动态提出并验证对实验数据。
2018-07-06 physics.flu-dyn
Flame Dynamics of Air-Diluted Methanol spray Combustion in Confined Swirling Vitiated Hot Coflow
Indian Institute of Technology Kanpur（印度坎普尔理工学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本研究采用欧拉-拉格朗日方法与改进型FGM模型，探究不同旋流数对受限旋流热伴流中空气稀释甲醇喷雾燃烧火焰稳定性、lift-off高度及结构的影响，为低排放燃烧室设计提供依据。
2026-08-05 physics.flu-dyn
Dynamics of unsteady premixed flames in meso scale channels and the effects of varying the wall heating conditions
本研究探究介观尺度通道内甲烷-空气预混火焰在双峰壁面加热条件下的动力学，发现了新的非定常传播火焰工况，并结合理论分析了其与重复熄火点火火焰的差异及耦合特性。
2024-08-13 physics.app-ph physics.flu-dyn
Cavity-Stabilized Rotating Flames in a Circular Hele-Shaw Burner
SKLTCS, CAPT, School of Mechanics and Engineering Science, Peking University（北京大学力学与工程科学学院）
研究通过实验观察了在圆形海勒-沙瓦燃烧器中稳定的旋转火焰，揭示了低流速下火焰自组织现象及燃烧模式转变机制，为微通道燃烧器设计提供理论支持。
2026-07-07 physics.flu-dyn
The role of atomization in the coupling between doped droplets dynamics and their flames
实验研究了氧化石墨烯掺杂柴油雾化过程中的液滴和火焰化学发光动力学及其耦合。测试的掺杂浓度为0、0.001、0.005、0.01和0.02重量%。为了使液滴和其悬浮机构之间的热传递最小化，小直径纤维用于液滴悬浮。分别在4000 Hz下进行阴影法和OH* 化学发光测量，以分别研究液滴和火焰动力学。结果表明，液滴直径平方和火焰化学发光都具有间歇振荡的特征。液滴直径平方振荡RMS与雾化事件的数量和强度以及氧化石墨烯掺杂浓度正相关。两个连续雾化事件之间的时间间隔的倒数的概率密度函数和液滴直径平方振荡的功率谱密度的特征在于在第一强烈雾化事件发生之前在约25 Hz处占主导地位的大概率和功率。在第一次强烈雾化事件发生之后，对于两者，该频率降低到约5Hz。虽然强烈的雾化触发了5 Hz的大振幅振荡，但有人认为，点火器的缩回运动诱发了25 Hz的振荡。我们的研究结果表明，雾化事件是掺杂氧化石墨烯的液体燃料液滴和它们的火焰之间的较小频率耦合的根本原因。这对喷雾燃烧的研究具有一定的意义。
2022-05-06 physics.flu-dyn
Advantages of the adoption of a generalized flame displacement velocity as a central element of flamelet theory
本文提出广义火焰位移速度矢量，构建紧凑通用的二维火焰面方程，为部分预混火焰理论提供新见解，并开辟定义新二维组分空间的可能性。
2024-11-08 physics.flu-dyn
Modeling of Reaction Dynamics in a Turbulent Hydrogen-Air Slot Flame Using Resolvent Analysis
Institute of Fluid Dynamics and Technical Acoustics (ISTA), TU Berlin（柏林工业大学流体动力学与技术声学研究所）；Chair and Institute for Technical Combustion, RWTH Aachen（亚琛工业大学技术燃烧学讲座与研究所）
本文通过残差分析研究了Re=5500、Karlovitz数为20、等价比为0.4的氢气-空气缝隙火焰动力学，发现Kelvin-Helmholtz波包主导了300-1000Hz范围内的流动动力学，并通过改进的活性火焰闭合模型提升了与SPOD模式的一致性。
2026-03-29 physics.flu-dyn
Ensemble-LES Analysis of Perturbation Response of Turbulent Partially-Premixed Flames
本文用动力系统方程研究了Sandia甲烷/空气火焰系列对小扰动的响应。在这里，桑迪亚D和E湍流部分预混火焰计算使用大涡模拟（LES）与小火焰/进展变量的方法。使用300同时LES计算每个火焰，部分李雅普诺夫频谱的流动，它提供了一组李雅普诺夫指数（LE）和李雅普诺夫向量（LV）。特殊的数值程序来处理这样大的数据集和执行矩阵运算的飞行进行了讨论。从LE，火焰的吸引子的尺寸估计，第一次，至少是5000（火焰D）和10500（火焰E）。这是一个重要的结果，表明湍流火焰的混沌性被限制在一个体积的相空间是量化的。扰动的增长发生在比基于最小应变率的时间尺度大得多但比积分尺度小的时间尺度上。此外，确定扰动响应的Lya-punov矢量表明，最强的扰动与射流击穿区域对齐，而其他LV与剪切层对齐。研究发现，熄灭/重燃过程和湍流诱导的射流运动都对火焰的混沌性有很大的贡献，但对所有的LV都不是同等重要的。这些结果提供了新的见解湍流火焰的扰动响应。更广泛地说，这种李雅普诺夫方法允许一个完整的表征与湍流火焰，这有应用程序的建模和控制这样复杂的流动的混沌动力学。
2018-06-08 physics.flu-dyn
On flame speed enhancement in turbulent premixed hydrogen-air flames during local flame-flame interaction
考虑到需要开发用于动力和航空发动机应用的零碳燃烧室，湍流预混火焰的$S_d$，特别是H $_2$ -空气的$S_d$是直接感兴趣的。本文研究了不同的$Re_t$和$Ka$在不同压力下的预混H $_2$ -空气湍流火焰的三维DNS情况，详细的化学理论模型$S_d$在负曲率。先前在大气压力下的研究表明，由于火焰-火焰相互作用，在大的负$κ$下，$\widetilde{S_d}$比$S_L$显著增强。为了研究内爆圆柱形H $_2$ -空气层流预混火焰在相应压力条件下发生火焰-火焰相互作用的动力学过程，采用一维数值模拟方法研究了在湍流火焰中发生火焰-火焰相互作用的局部火焰表面。这些模拟强调了火焰-火焰相互作用过程中火焰结构的瞬态性质，并在3D DNS的极端负$κ$的这些区域实现了$\widetilde{S_d}$的分析建模。$\widetilde{S_d}$和$κ$的JPDF以及来自3D DNS的相应条件平均值显示了$\widetilde{S_d}$和$κ$之间的负相关。该模型成功地预测了$\langle\widetilde{S_d}|_κ\rangle$与$κ$的火焰表面上的区域与$κδ_L \! \ll \! -1$在所有压力下的变化，具有良好的精度。这表明，上述配置是富有成效的，在代表当地的火焰火焰相互作用的三维湍流火焰。此外，在$κ=0$，平均$\widetilde{S_d}$可以…
2023-03-02 physics.flu-dyn
Efficient and accurate calculation of dispersion relations for intrinsically unstable premixed flames
本文提出基于傅里叶分析的高效方法，通过单次模拟计算预混火焰不稳定色散关系，解决了单波长扰动在大波长下的问题，并系统评估了数值参数。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Onset of global instability in a premixed annular V-flame
本文通过全局线性稳定性分析和非线性模拟，研究了环形射流中预混V形火焰的自激振荡，发现其失稳由火焰尖端的全局模态驱动，并揭示了亚临界状态下由非线性非局部机制维持的迟滞和极限环振荡。
2024-09-06 physics.flu-dyn
Analysis of thermodiffusive instabilities in hydrogen premixed flames using a tabulated flamelet model
本研究通过表格化火焰面模型结合混合物平均扩散，分析氢预混火焰的热扩散不稳定性，验证其在线性与非线性区域均能准确预测火焰行为，且计算成本显著低于详细化学方法。
2024-11-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the flame transfer function models for laminar premixed conical and V- flames considering the stretch effect
本文提出考虑拉伸效应的层流预混锥形和V形火焰传递函数模型，发现拉伸降低稳态火焰高度，并分三区域影响FTF增益，同时减小相位滞后。
2023-10-16 physics.flu-dyn
A dynamic combustion model for supersonic turbulent combustion
本研究提出一种基于双增量概率密度函数的动态燃烧模型，用于模拟超音速湍流燃烧，通过动态权重处理亚网格组分变化，在支柱-凹腔火焰稳定器案例中验证了其对均匀自点火和湍流混合控制火焰的建模能力。
2023-06-19 physics.flu-dyn
Low-dimensional modelling of flame dynamics in heated microchannels
本文对常压下甲烷/空气化学计量比预混火焰在微通道内的流动进行了数值模拟。这些模拟结果从降阶模型的数值分辨率。事实上，通过快速模拟可以实现对微通道的燃烧控制，从而实现对设备参数的实时调整。以前的实验研究报道了火焰重复熄灭/点燃（FREI）现象的发生，只要在通道的壁处保持温度梯度。进行不稳定的一维模拟，包括复杂的化学，后期的数值研究试图解释这种现象的发生。因此，本研究探讨了低维模型，有可能重现FREI现象。提供了一些经验常数的校准，包括一步化学反应的非定常二维模型显示体面地再现FREI制度所有沿混合物流量的范围内的实验研究。此外，作为上述数值研究的补充，当通道的直径变化时，二维模型揭示了一维模型无法捕获的不稳定状态。由于二维流体动力学似乎在火焰的动力学中起关键作用，因此微燃烧器释放的热速率，一维模型不被认为能将燃烧控制的适当策略传递到这种微通道中。
2014-04-08 physics.flu-dyn
Response of premixed Jet Flames to Blast Waves
本研究通过金属丝爆炸产生爆炸波，实验研究预混射流火焰沿轴响应，发现火焰抬升后依条件熄灭或再附着，并建立模型解释火焰基部抬升与尖端变形，揭示夹断机制。
2024-04-19 physics.app-ph physics.flu-dyn
Thermoacoustic Instability Suppression and Heat-Release Forcing of a Laminar Flame Using Ionic Wind
本文提出一种利用亚击穿电场和电液动力学效应的新型执行器，通过电控稳定点实现层流火焰热释放的双向强迫，并结合反馈控制器在60毫秒内将热声不稳定声压级降低27分贝，仅需40毫瓦功率稳定3.4千瓦火焰，为燃烧主动控制提供了低成本、高可靠性的方案。
2023-08-31 physics.flu-dyn
Effects of flame macrostructures on the combustion dynamics of novel counter-rotating radial swirl injector in a model can combustor
本研究探讨了新型反向旋转径向旋流喷嘴模型罐式燃烧室中火焰宏观结构对热声不稳定性的影响，通过改变扩张角并结合多种测量技术，发现较小扩张角会引发大振幅声学振荡，并利用Rayleigh指数定位了驱动和抑制不稳定性的区域。
2025-06-25 physics.flu-dyn
Assessing diffusion model impacts on enstrophy and flame structure in turbulent lean premixed flames
在湍流预混火焰中，质量的扩散输运发生在小尺度上。因此，多组分质量扩散，这是经常被忽略的直接数值模拟（DNS）预混燃烧，有可能影响湍流和火焰特性在小尺度。在这项研究中，我们评估这些影响通过检查拟能动力学和内部结构的火焰稀薄预混氢-空气燃烧，忽略二次Soret和Dufour效应。我们进行了三维DNS的这些火焰通过实施的Stefan-麦克斯韦方程组在代码NGA代表多组分的质量传输，我们模拟了统计平面贫预混氢-空气火焰使用混合平均和多组分模型。混合物平均模型低估的峰值拟能高达13%的火焰前锋。比较这些火焰的涡度拟能预算，多组分模拟产生较大的峰值幅度相比，在反应区的混合物平均模拟，在归一化的拉伸和粘性效应方面的差异为17%和14%。在火焰的超绝热区域，混合物平均模型高估了粘性效应高达13%。为了评估这些差异对火焰结构的影响，我们通过对标量梯度场的统计分析重建了湍流火焰的平均局部内部结构。基于这种分析，我们表明，粘性效应的巨大差异有助于显着差异的平均局部火焰结构之间的两个模型。
2022-02-25 physics.flu-dyn
High-order mesh-free direct numerical simulation of lean hydrogen flames in confined geometries
针对受限多孔介质中稀氢火焰传播模拟难题，采用高阶无网格方法LABFM开展高保真模拟，揭示受限作用下热扩散与热声不稳定性机制，为燃烧室设计优化提供支撑。
2025-03-21 physics.flu-dyn
Reacting Hydrogen Jet in Crossflow - Flame Dynamics Under Acoustic Forcing
本文通过高速阴影成像和POD分析实验研究了横向流中氢气射流在声学激励下的火焰动力学，发现射流存在优先响应频率，且高动量比会增强与横向流的相互作用并削弱激励效果。
2024-12-28 physics.flu-dyn
Premixed flame propagation in vertical tubes
本文给出了光壁垂直管内预混火焰传播的解析处理方法。采用在壳火焰描述，得到了描述具有小但有限前缘厚度的准稳态火焰的方程，并进行了数值求解。据发现，在易燃性的极限附近，描述向上的火焰传播的解决方案来对具有接近的传播速度，并且重力的作用是扭转由火焰产生的燃烧气体的速度分布。在此基础上，发展了引力场驱动的部分火焰传播理论。给出了一个完整的解释复杂的观察到的行为的限制火焰，包括依赖于燃烧域的大小，部分火焰传播的大距离，和火焰熄灭的进展的可燃性范围。详细讨论了有限前厚度效应的作用。此外，各种机制管理火焰加速光滑管被确定。甲烷-空气火焰在开口管中的加速被证明是由环境冷空气产生的流体静压差和管端处的动态气体压力差的综合效应。另一方面，一个强大的自发加速的快速甲烷-氧气火焰在其演变的初始阶段，在开闭管的准稳态传播制度的亚稳性的条件。所得到的结果与实验数据进行了广泛的比较。
2015-12-23 physics.flu-dyn
Effects of Soret diffusion on the intrinsic instability of premixed hydrogen/air flames
Peking University（北京大学）；Tohoku University（东北大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
研究Soret扩散对氢气火焰不稳定性的影响，通过一维反向流分析和二维高保真直接数值模拟，揭示其在不同等价比下的线性增长和非线性发展动态，发现Soret扩散在贫燃条件下促进小尺度皱纹形成，减少大尺度指状结构特征尺寸。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Numerical Study of Distorted Tulip Flame Propagation in Confined Systems
本工作通过高阶PPM求解可压缩输运方程并结合21步化学动力学机制，对封闭通道内扭曲郁金香火焰传播进行了数值模拟，揭示了压力波与回流导致的火焰锋面连续塌陷及涡流形成机制。
2023-09-12 cs.DC physics.flu-dyn
Quasi-DNS with chemical kinetics for near blow-out dynamics of a single multi-injection burner element for future gas turbine applications
Institute of Fluid Science, Tohoku University（东北大学流体科学研究所）
针对燃气轮机燃烧器近贫油吹熄极限的动力学问题，开发了包含详细甲烷-空气化学反应的准直接数值模拟工作流程，以同轴燃烧器为模型，揭示了混合管出口涡旋混合导致的延伸和结构化放热区域，为分析火焰结构、稳定性和吹熄相关动力学提供了可重用框架。
2026-05-22 physics.flu-dyn
Stability analysis of thermodiffusively unstable counterflow lean premixed hydrogen flames
本研究通过详细化学数值模拟首次分析二维逆流稀预混热扩散不稳定氢火焰，发现应变速率阈值决定火焰稳态/振荡态，高应变可衰减扰动且增长率瞬态与应变速率线性相关。
2025-09-04 physics.flu-dyn
Large Eddy Simulation of Premixed Combustion with a Thickened Flame Approach
将增厚火焰（TF）建模方法与大涡模拟（LES）方法相结合，对预混燃烧进行建模，并通过与Chen等人[Combust. Flame 107（1996）233-244]，雷诺数Re = 24，000。在TF模型中，火焰前锋被人为地加厚，以解决它的计算LES网格和反应速率指定使用约化化学。在控制方程中加入效率函数，考虑了增稠火焰对湍流的响应。效率函数取决于局部湍流的特性和预混火焰的特性，例如层流火焰速度和厚度。TF模型的三个变体进行了检查：原来的加厚火焰模型，幂律火焰燃烧模型，和动态修改的TF模型。合理的协议时，发现比较预测与实验数据和计算报告使用概率分布函数（PDF）建模方法。与G方程方法的预测相比，TF模型的结果与数据更吻合
2021-02-26 physics.flu-dyn
Effect of the blast wave interaction on the flame heat release and droplet dynamics
本文实验研究了燃烧液滴与同轴冲击波相互作用下的火焰熄灭、热释放速率增强及液滴雾化行为，揭示了不同马赫数下火焰动力学和液滴响应规律。
2024-09-28 physics.app-ph physics.flu-dyn
An efficient flamelet progress-variable method for modeling non-premixed flames in weak electric fields
稳定燃烧和提高可燃极限是当今改进炉膛的强制性目标。为此，在火焰区域中使用电场提供了一种解决方案，该解决方案同时易于实施并且有效地改变火焰结构。本工作描述了一种有效的小火焰的进展变量的方法开发的流体动力学模型浸没在电场的火焰。该模型的主要特点是它可以使用复杂的电离机制，而不会增加模拟的计算成本。该模型是基于燃烧过程不直接受电场的影响的假设，并已使用两种不同复杂性的化学电离机制进行了测试，以检查其行为与不存在的重阴离子的混合物。使用一个一维和二维的数值测试的情况下，本方法已经能够再现遇到的所有主要方面时，火焰受到施加的电场和不同的化学机制的主要影响。此外，所提出的模型被证明产生的计算成本大幅降低，能够缩短所需的时间进行模拟高达40倍。
2017-08-11 physics.flu-dyn
