Inlet temperature driven supercritical bifurcation of combustion instabilities in a lean premixed prevaporized combustor
本文报道了由空气入口温度（Ta）触发的燃烧不稳定性的超临界分叉的实验观察和分析。这些研究是在高温下运行的加压煤油燃料贫油预混预蒸发（LPP）燃烧室中进行的。与以前的一些研究不同，从系统的不稳定状态开始，当Ta超过临界值Ta =570 K时，燃烧不稳定性的幅度突然减小。当温度降低时，系统返回到不稳定状态，而没有任何滞后行为，正如在超临界分叉的情况下所预期的那样。不稳定火焰具有周期性的轴向升离和重燃运动，其特征为Helmholtz模式。发现化学发光信号和压力信号之间的相位差随着Ta而增加，对于高于570 K的温度超过90度（异相）。低阶网络框架进行，说明当Ta增加时，该模式的稳定性转移的预测在Ta附近570 K，与实验观察结果吻合良好。Ta对喷雾特性的影响也进行了研究，发现较高的Ta促进燃料蒸发，减少旋流器出口处的当量比波动。
2021-03-01 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
Modeling pressure effects on the turbulent burning velocity for lean hydrogen/air premixed combustion
我们调查和模型的压力对湍流燃烧速度在很宽的压力和湍流强度的直接数值模拟（DNS）的统计平面湍流预混火焰贫氢/空气混合物。DNS的结果表明，拉伸因子的湍流燃烧速度和火焰表面面积的影响，在升高的压力。特别是，在高压下的增强拉伸因子增加了湍流和层流燃烧速度的比率，减少了“弯曲”效应。基于湍流和层流燃烧速度与火焰拉伸之间的良好一致性，采用由层流火焰数据形成的查找表来模拟不同压力下湍流火焰中的拉伸因子。结合拉伸因子和火焰表面积的子模型，建立了湍流燃烧速度的预测模型。模型预测和DNS结果之间的整体良好的协议表明，所提出的模型是能够定量预测的湍流燃烧速度在很宽的范围内的压力和湍流强度均匀各向同性湍流。
2019-11-25 physics.flu-dyn
Confined combustion of lean hydrogen-air mixtures with suspended water micro-droplets
本研究致力于详细的数值分析的燃烧波通过稀薄的氢-空气混合物与悬浮的微小水滴的传播。所考虑的气体混合物的特征在于相对低的反应性，因此燃烧波的强度是中等的。由此发现，悬浮微液滴的存在可以显著地加速火焰。特别地，火焰前锋与直径大于25~ $μ$ m的液滴之间的相互作用导致火焰不稳定性的增强，从而大大加速了混合物的燃尽过程。在水滴数密度增加时，燃烧以与多孔介质内的燃烧类似的方式进行，并且观察到类似的趋势，例如火焰速度增加和燃烧过程随着密闭容器内压力的增加而加剧。由此可以得出结论，当试图将水用作氢爆炸抑制剂时，应该以适当的方式将水雾化。此外，水滴还可以通过本文所述的机理诱导火焰加速。
2019-09-18 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Learning thermoacoustic interactions in combustors using a physics-informed neural network
本研究提出一种物理信息神经网络（PINN）方法，用于研究钝体锚定火焰燃烧室中导致燃烧不稳定的热声相互作用。该方法利用有限测量数据重构时空声场并估计模型参数，为改进和设计新型稳定燃烧室提供了有效工具。
2023-12-29 physics.flu-dyn
Multilayer network analysis to study complex inter-subsystem interactions in a turbulent thermoacoustic system
本研究用多层网络分析湍流热声系统中涡量与热声功率的子系统间相互作用，揭示混沌、间歇及不稳定状态下的空间耦合模式与流体力学机制。
2023-08-31 physics.flu-dyn
Vortical interactions in turbulent thermoacoustic systems
本研究利用加权有向涡网络识别湍流燃烧室内的涡社群，揭示热声不稳定性中涡相互作用峰值相对涡脱落约52度的相位滞后，并指出空气微射流破坏最大社群间相互作用可最有效抑制不稳定性。
2025-09-01 physics.flu-dyn
Critical region in the spatiotemporal dynamics of a turbulent thermoacoustic system and smart passive control
提出了一种抑制钝体稳定预混湍流燃烧室热声不稳定性的被动控制策略。当当量比变化时，燃烧室中存在从燃烧噪声到热声不稳定性的过渡。我们同时进行声压，2D-PIV，和CH $^*$化学发光测量捕获的压力波动，速度场，和热释放率（HRR）场在过渡期间。我们测量的湍流速度的振幅在声频，时间平均涡度，时间平均HRR和瑞利指数的空间分布，并确定各种区域的意义。我们实施了一种被动控制策略，针对这些地区的稳定注射的二次微射流的空气，以优化注射位置，并确定关键区域。以二次空气为目标的临界区域导致对主导热声模式的大于20 dB的抑制。我们观察到，相干结构形成的剪切层后转储平面得到抑制，导致HRR波动的非相干空间分布。我们发现，湍流速度幅值正确识别的关键区域，优化被动控制热声不稳定性。与此相反，瑞利指数确定的区域最显着的声学驱动，但是，它不确定的区域最敏感的控制。最后，我们通过确定从湍流速度场测量的Hurst指数的空间分布来扩展我们的分析。我们发现，赫斯特指数确定的临界区域热声不稳定性和不稳定性，不同于其他物理措施。
2020-11-03 physics.flu-dyn
Control of growth of local heat release rate fluctuations to suppress thermoacoustic instability
本文研究了湍流钝体稳定突扩燃烧室从稳定工作到热声不稳定的动力学转变。我们进行实验，利用声压和局部热释放率波动的动态过渡的特点。我们观察到这些实验的热声不稳定性的过渡，因为我们减少当量比对贫燃料的设置。更重要的是，我们观察到显着增长的局部热释放率波动附近的钝体以及之前出现的大规模的空间或时间模式在热声不稳定性的发生。通过战略定位槽（穿孔）上的钝体，我们确保在远离热声不稳定性的发病的操作条件下，在钝体附近的停滞区的局部热释放率波动的增长减少。这种局部放热速率波动的减小确保避免了向热声不稳定性的转变。我们发现，修改配置的钝体不淬火这些局部热释放率波动的停滞区的结果在过渡到热声不稳定性。我们还发现，一个有效的抑制策略的基础上增长的局部热释放率波动需要一个优化的面积比的插槽为一个给定的钝体位置。此外，抑制策略还取决于钝体上穿孔的空间分布。值得注意的是，槽的不适当的分布不会抑制停滞区处的局部热释放速率波动，甚至可能导致压力振荡的幅度急剧增加。
2022-01-11 physics.flu-dyn
Mean-field synchronization model of turbulent thermoacoustic transitions
在湍流燃烧系统中观察到的热声不稳定性具有灾难性的后果，并且众所周知，建模、预测和控制具有挑战性。在这里，我们介绍了一个平均场模型的热声转换，其中的非线性火焰响应建模为振幅加权响应的相位振荡器的合奏约束集体演变的节奏声波动。从与相位振子耦合的声波方程出发，导出了振幅和相位的演化方程，得到了极限环解。我们表明，该模型捕捉到突然和连续过渡到热声不稳定性观察不同的燃烧室。我们通过使用参数优化从实验数据估计模型参数来获得对模型的定量见解。重要的是，我们的方法提供了一个解释时空同步和图案形成的基础过渡到热声不稳定性，同时封装的统计特性的desertification，嵌合体，和全球相位同步。我们进一步表明，使用该模型，连续和突然过渡到极限环振荡在湍流燃烧室对应的同步过渡的\textit{second-order}和\textit{first-order}，分别。本配方提供了一个高度可解释的模型的热声转换：经验分岔参数的变化，导致极限环振荡的相位振荡器的耦合强度的增加，促进全球相位同步。该模型在捕捉不同类型的过渡和模式形成状态的一般性突出了本模型扩展到热声之外的广泛的流体动力学现象的可能性。
2022-08-24 nlin.PS physics.flu-dyn
Non-adiabatic modulation of premixed-flame thermoacoustic frequencies in slender tubes
本文实验研究细管中甲烷-空气预混火焰的热声不稳定性，提出非绝热声学模型，通过引入管壁热损失准确预测火焰振荡频率，证实热损失对不稳定性的调制作用。
2024-02-08 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
Impact of precessing vortex core dynamics on the thermoacoustic instabilities in a swirl stabilized combustor
旋流中的全局不稳定性可以显著地改变旋流稳定火焰的火焰和流动动力学，例如现代发电燃气轮机发动机中的火焰和流动动力学。在这项研究中，我们的特征旋进涡核（PVC），这是一个全球性的流体动力学不稳定性的后果，和热声不稳定性，这是燃烧室声学和不稳定的燃烧热释放率之间的共振耦合的结果之间的相互作用。使用从模型燃气轮机燃烧室系统获得的实验数据进行该表征，该燃烧室系统采用两个同心的空气旋流喷嘴，由一圈喷油器隔开，在5巴压力下操作。系统地改变两股流之间的分流，以观察流动结构变化对流动和火焰动力学的影响。高速sPIV，OH-PLIF和丙酮PLIF分别用于获得有关速度场，火焰和燃料流动行为的信息。谱POD和空间频率分析用于识别和表征驱动系统的主导振荡机制。三个主要模式被认为是：两个热声模式和旋进涡核。我们的研究结果表明，在PVC的频率重叠的热声模式的情况下，热声模式被抑制。弱非线性渐近分析表明，轴对称剪切层脱落的抑制，因此热声模式，是PVC和旋转射流的轴对称模式之间的非线性耦合的结果。演化方程的对称和PVC模式推导出驱动这种抑制的控制参数。最后，我们讨论的方式，热声不稳定性抑制可以通过燃烧室流场设计实现。
2020-11-30 physics.data-an physics.flu-dyn
Quantifying acoustic damping using flame chemiluminescence
燃气轮机和航空发动机燃烧室中的热声不稳定性属于复杂系统的范畴。它们可以使用非线性随机微分方程进行唯象描述，这构成了基于仅输出模型的系统辨识的基础。最近的研究表明，人们可以提取的不稳定性，即线性增长率和热声反馈的非线性分量的控制参数，仅使用动态压力时间序列。这与实际系统高度相关，由于缺乏成本效益高的致动器，实际系统无法主动控制。热声稳定性由线性增长率给出，这是声阻尼和来自火焰的相干反馈相结合的结果。在本文中，它表明，它是可以量化的系统的声阻尼，从而将其贡献的线性增长率的火焰之一。这是通过以简单的方式同时采集的化学发光和声压数据的后处理来实现的。它提供了一个额外的方法，以进一步解开从观察到的时间序列的关键机制，管理系统的动态。这种简单的方法是说明在这里使用的实验数据从炉膛在几个线性稳定和不稳定的操作条件下操作。
2016-12-08 physics.flu-dyn
Numerical investigation of azimuthal thermoacoustic instability in a gas turbine model combustor
本文用 LES、DMD 与低阶声学网络研究无旋环形燃烧室的自激旋转周向热声不稳定性，验证热释放脉动并识别稳压室纵向-周向混合主导模态。
2022-09-29 physics.flu-dyn
Thermal Structure and Burning Velocity of Flames in Non-volatile Fuel Suspensions
通过非挥发性固体燃料悬浮液的火焰传播的研究，使用一个简化的，随时间变化的数值模型，考虑颗粒燃烧过程中的扩散和动力学速率的影响。假设颗粒通过单步、一级Arrhenius表面反应与通过气体扩散传递到颗粒表面的氧化剂反应。与大多数以前开发的模型在悬浮液中的火焰，没有外部参数施加，如颗粒点火温度，燃烧时间，或假设的动力学或扩散限制的颗粒燃烧制度。相反，它表明，这些参数的火焰传播问题，必须解决的燃烧速度一起的特征值，并从单颗粒燃烧数据的这些参数的先验强加可能会导致错误的预测。它还表明，扩散和动力学反应制度可以交替在同一火焰，它们的相互作用可能会导致非平凡的火焰行为。在贫燃料的混合物中，它表明，这种相互作用导致一定的颗粒尺寸范围内，燃烧速度随着颗粒尺寸的增加而增加，与预期的趋势相反。对于更稀薄的混合物，动力学和扩散反应速率之间的相互作用导致一种新的火焰不稳定性的出现，其中动力学和扩散制度在时间上交替，导致火焰传播的脉动制度。
2016-09-01 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of Hydrogen Combustion in a Real-Size IC Engine
本研究首次完成真实尺寸内燃机氢燃烧的直接数值模拟，揭示了火焰动力学与流动结构耦合、差异扩散效应及壁面淬熄特性，为氢燃料动力系统开发提供支撑。
2025-02-22 physics.flu-dyn
Insight into the combustion dynamics of ITA-driven swirl flames
本文研究了模型燃烧室中ITA驱动的燃烧不稳定性，发现甲烷及甲烷-氢气混合物的不稳定频率随空气流率线性增加，并开发低阶网络模型结合时空流动分析揭示了涡脱落与声学振荡的耦合机制。
2025-07-01 physics.flu-dyn
Mean-field synchronization model for open-loop, swirl controlled thermoacoustic system
本文通过实验与平均场相位振子模型研究开环旋流控制下热声不稳定性的抑制，引入声压与振子集合反馈，定量复现从间歇到抑制的同步转变及统计特性。
2022-11-29 nlin.AO physics.flu-dyn
Can flamelet manifolds capture the interactions of thermo-diffusive instabilities and turbulence in lean hydrogen flames? -- An a-priori analysis
本研究针对小火焰模型能否应用于湍流稀氢火焰的问题，通过模拟评估拉伸效应，发现原有制表流形存在局限，提出需构建同时纳入应变与曲率变化的新型流形以支撑相关燃烧模型开发。
2024-01-30 physics.flu-dyn
Modelling the response of a turbulent jet flame to acoustic forcing in a linearized framework using an active flame approach
本研究进行了线性分析的湍流反应甲烷-空气射流火焰，预测的反应流上游声激励的响应的目标。考虑热释放波动是一个重要的组成部分时，调查热声不稳定性和火焰噪声的线性化框架。与以前的研究不同，这项工作开发并应用了一种主动火焰方法，这意味着考虑了由声学波动引起的火焰的热释放振荡。为了在线性框架中产生主动火焰方法，需要将燃烧模型线性化。结果表明，线性化的大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）燃烧模型会导致封闭问题，使他们的应用在线性化的框架麻烦。然而，雷诺平均Navier Stokes（RANS）燃烧模型，证明绕过这个问题，这使得他们适合用于此目的的候选人。RANS燃烧模型围绕湍流射流火焰的时间平均流进行线性化，该时间平均流由LES获得。一个先验分析表明，线性化的RANS涡破裂（EBU）模型是最适合所有研究的燃烧模型的调查设置和再现高精度的波动反应速率中获得的LES。此外，包括用于反应速率的线性化EBU模型的流的线性化控制方程针对传入的声学扰动被求解。响应模式表明，反应速率振荡是由Kelvin-Helmholtz涡环扰动射流火焰引起的。计算结果与大涡模拟结果在反应速率和速度脉动的模态振型方面吻合较好。
2022-12-01 physics.flu-dyn
A low frequency model for the aeroacoustic scattering of cylindrical tube rows in cross-flow
换热器管排既作为声散射体又作为非稳态热沉，对燃烧系统的热声不稳定性行为有重要影响。因此，通过仔细调整它们的热声特性，换热器具有充当被动控制装置的潜力。在这项工作中，我们专注于（只）声散射行为的换热器管。我们提出了一个现有的声学模型管排和狭缝的比较，后者的模型具有的优势，将频率依赖性。然后，我们提出了一个新的模型，使适应狭缝模型管行。该模型针对实验和线性化纳维-斯托克斯方程（LNSE）预测的透射和反射系数（包括相位信息）进行了验证。模型预测与实验和数值验证非常吻合，特别是对于低频（Strouhal数< 0.5，基于管半径和激励频率），透射系数的平均差异小于2%（反射系数误差略大，因为它们的大小非常接近于零）。
2022-02-23 physics.flu-dyn
Acoustic radiation of thermodiffusively unstable turbulent lean premixed hydrogen-air flames
Polytechnic University of Bari（巴里理工大学）；CERFACS（法国燃烧研究与交流中心）；Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse, IMFT, Université de Toulouse, CNRS（图卢兹大学CNRS图卢兹流体力学研究所）
研究热扩散效应如何影响湍流预混槽喷嘴火焰的燃烧噪声，通过直接数值模拟比较了两种热扩散不稳定稀薄氢气-空气火焰与一种热稳定化学计量甲烷-空气火焰，发现热扩散效应显著改变热释放率波动和火焰表面动态，提出扩展经典火焰let理论的理论框架，揭示火焰拉伸是促进噪声辐射的关键机制。
2026-03-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
The effect of hydrogen enrichment on the forced response of CH4/H2/Air laminar flames
常规天然气混合物的氢富集是一种积极探索的减少燃烧污染物排放的策略。本研究探讨了富氢对非稳态火焰扰动响应的影响，以期了解热声稳定性的影响。将水平集方法应用于甲烷/氢气/空气层流锥状预混火焰中，研究了二维不可压缩速度扰动对火焰前缘运动学的影响。对于氢富集水平范围从0%到80%的体积，得到的不稳定的热释放速率的火焰被用来生成的火焰描述函数（FDFs）。这是在环境压力下的扰动频率和水平的范围内进行的。火焰的平均热释放速率固定为$\overline{\dot{Q}} = 2.69\ \textrm{kW}$，对于所有氢富集水平，当量比设定为$φ=1.08$。发现氢富集将FDF增益下降转移到更高的频率，这将增加热声不稳定性的倾向。它还减少了有效的火焰时间延迟。在$φ= 0.8$的敏感性分析表明，FDF的变化主要由火焰燃烧速度驱动，对Markstein长度的变化不敏感。
2021-05-12 physics.flu-dyn
Applying Physics-Informed Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks to Finite-Rate-Chemistry Flows and Predicting Lean Premixed Gas Turbine Combustors
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
对欠分辨流动中小尺度的准确预测仍然是复杂外形预测模拟的主要挑战之一。在过去的几年里，数据驱动建模在许多领域都变得很流行，因为现在可以使用大型的，通常是广泛标记的数据集，并且在图形处理单元（GPU）上训练大型神经网络已经成为可能，这大大加快了学习过程。事实上，深度神经网络在流体动力学中的成功应用，例如用于欠分辨反应流，仍然具有挑战性。这项工作的进展，最近推出的PIESRGAN反应有限速率化学流。然而，由于燃烧化学通常作用于最小尺度，因此需要扩展原始方法。因此，PIESRGAN的建模方法进行修改，以准确地考虑在层流有限速率化学流动的背景下的挑战。基于改进的PIESRGAN模型在层流贫油预混燃烧装置中进行了先验和后验试验，结果吻合良好。此外，一个减少PIESRGAN为基础的模型，解决了重建领域的主要物种，并采用PIERSGAN查找剩余的物种，利用交错的时间。示出了鉴别器支持的训练的优点，并且在模型燃气轮机燃烧器的上下文中展示了新模型的可用性。
2022-10-28 cs.LG physics.flu-dyn
Propagation of symmetric and non-symmetric lean hydrogen flames in narrow channels: influence of heat losses
在本文中，我们提出了直接数值模拟的结果，自由传播的贫氢/空气火焰在一个平面狭窄的通道，不同的流速，使用详细的化学和运输，包括通过通道壁的热损失。我们的模拟表明，双重解决方案，对称和非对称，可以共存的一组参数。对称解的计算是在通道中平面施加对称边界条件，当放松这一限制时，可以发展非对称解。这表明对称解对于非对称扰动是不稳定的，正如之前在热扩散模型和简化化学的背景下所预测的那样。还发现，对于贫氢/空气混合物，热损失的增加导致稳态响应曲线的不连续性，在流量的有限区间内火焰熄灭。非对称火焰燃烧更强烈，因此更坚固的火焰淬火的热损失的墙壁。因此，非对称解的包含扩展了火焰可以在通道中传播的参数范围。这种分析似乎没有得到文献中的关注，即使它可以有重要的安全意义，在微尺度燃烧装置燃烧氢在一个贫预混的方式。
2018-02-15 physics.flu-dyn
Flame interactions in a stratified swirl burner: flame stabilization, combustion instabilities and beating oscillations
本文采用实验和数值模拟相结合的方法研究了一种新型分层旋流燃烧器中先导火焰和主火焰之间的相互作用。实验是在大气条件下进行的。该系统配备了BASIS（北航轴向旋流器独立分层）燃烧器，燃料为预混甲烷-空气混合物。为了说明引燃火焰和主火焰之间的相互作用，研究了三种操作模式，其中燃烧器工作于：（i）仅引燃火焰，（ii）仅主火焰，以及（iii）分层火焰（具有引燃火焰和主火焰两者）。我们发现：（1）在引燃火焰模式中，当主级从关闭切换到供给纯空气流时，火焰从V形变为M形。发现由于主空气对甲烷引燃火焰的稀释，M形火焰中存在强烈的振荡。(2)在主火焰模式中，如果先导级被供应有空气，则主火焰从燃烧器升起。主回流区温度显著下降，非定常放热加剧。(3)在分层火焰模式中，独特的拍频振荡在压力谱中表现出双密集频率。这是在先导级和主级之间的当量比组合的窄窗口内观察到的。实验数据的详细分析表明，火焰动力学和热声耦合在这两个频率是类似的不稳定的先导火焰和附着的主火焰的情况下，分别。利用OpenFOAM进行了大涡模拟（LES），以了解不同运行模式下时均火焰形状的机理。最后，提出了一个简单的声学分析，以了解拍频振荡的声学模式的性质。
2021-03-01 physics.flu-dyn
Assessment of tabulated-chemistry models for lean premixed strained hydrogen flames with low-dimensional manifolds
TU Delft（代尔夫特理工大学）；Sapienza, University of Rome（罗马大学）
本文评估了低维曼弗尔德中贫燃预混氢火焰表征化学模型的局限性，提出新型拉伸火焰let方法，提高湍流中反应速率预测精度，保持计算效率。
2025-10-01 physics.flu-dyn
Towards reduced order models of small-scale acoustically significant components in gas turbine combustion chambers
燃气轮机炉膛包含许多有助于抑制声波并改变声学模态形状的小尺度特征。这种阻尼有助于缓解诸如热声不稳定性的问题。在炉膛的计算流体动力学模拟（CFD）期间，这些小尺度特征通常被忽略，因为网格单元计数的相应增加显著地增加了模拟成本，而这些单元的小物理尺寸可能对求解器的稳定性提出问题。在声学普遍存在且对仿真的有效性至关重要的问题中，被忽略的小尺度特征和整体声阻尼的相关降低可能导致杂散、非物理噪声的问题，并妨碍瞬态和极限环振荡的准确仿真。低阶动力系统（LODS）和人工神经网络（ANN）的提出和测试，他们的能力，代表一个简单的二维声学被迫模拟孔在多个频率。这些模型是使用OpenFOAM，使用可压缩CFD，在两个管道之间放置一个孔板。孔的声阻抗已计算使用多麦克风的方法，并比较常用的分析模型。在此之后，流场下游的孔已被建模使用LODS和人工神经网络模型。这两种方法都显示出能够以比原始CFD模拟低得多的计算成本来近似地表示模拟的动态流。这样的模型还可以帮助精确模拟由于冷却流或泻流冷却的空气动力学表面（诸如喷嘴导向叶片（NGV）和涡轮叶片）的设计而导致的火焰熄灭。
2020-12-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Flame-wall interaction of thermodiffusively unstable hydrogen/air flames -- Part I: Characterization of governing physical phenomena
本研究通过二维详细数值模拟调查了热扩散不稳定氢气/空气火焰的火焰-壁面相互作用，发现热扩散不稳定性导致猝灭距离缩短和壁面热流增加，并强调需在燃烧模型中纳入局部混合物变化。
2024-11-26 physics.flu-dyn
Numerical simulation of Delft-jet-in-hot-coflow (DJHC) flames using the Eddy Dissipation Concept model for turbulence-chemistry interaction
在本文中，我们报告的数值研究结果的湍流天然气燃烧射流在一个同向流的稀薄燃烧产物的Delft-Jet-in-Hot-Plutlow（DJHC）燃烧器，模拟温和（中度和强烈的低氧稀释）燃烧行为。重点是评估的涡耗散概念（EDC）模型的性能，结合两方程湍流模型和化学动力学计划约20种（Correa机制和DRM 19机制）通过比较预测与实验测量。我们研究了两种不同的火焰条件对应于两个不同的氧水平（7.6%和10.9%的质量）在热的同向流，并为两个射流雷诺数（Re=4100和Re=8800）。不同湍流模型预测的平均速度和湍流动能与实测数据吻合较好，模型预测值之间没有明显差异。Realizable k-e模型在雾沫夹带的预测中表现出较好的性能。EDC燃烧模型预测过早点火导致径向平均温度分布在太低的轴向距离处的峰值。然而，该模型正确地预测了实验观察到的上升高度随射流雷诺数的下降趋势。详细分析了EDC模型的平均反应速率，并确定了低湍流雷诺数效应是模型预测与实验之间偏差的可能原因。采用修正的EDC模型常数可以避免过早着火的预测。结果是弱敏感的层流粘性和层流扩散通量的子模型。
2021-01-21 physics.flu-dyn
Multi-Scale Turbulence Injector: a new tool to generate intense homogeneous and isotropic turbulence for premixed combustion
实验研究了多尺度引射器产生的近均质、各向同性、高度湍流流。这种多尺度喷射器由三块空间移动的多孔板组成，其孔径和阻塞比随下游距离的增加而增加。将多尺度湍流注入器（以下简称MuSTI）与单尺度湍流注入器（MoSTI）进行比较，后者仅由MuSTI的最后一块板构成。该比较是针对冷流和反应流进行的。对于冷流，它表明，与经典的单尺度注入器相比，对于MuSTI注入器：（i）湍流动能大约是两倍大，并且动能供应分布在整个尺度范围内。这是强调二阶和三阶结构功能。(ii)增强了动量和能量的横向通量，（iii）较早地达到均匀性和各向同性（$\approx 50$ %），（iv）射流合并距离是湍流的相关缩放长度尺度，（v）在均匀和各向同性区域中实现了高湍流强度（$\approx 15$ %），尽管基于泰勒微尺度的雷诺数保持中等（$Re_λ\approx 80$）。第二部分采用激光层析成像技术研究了多尺度生成的湍流与预混火焰前锋之间的相互作用。在湍流的均匀和各向同性区域中，在加热棒上稳定了贫V形甲烷/空气火焰。主要的观察结果是，火焰刷的厚度的增加证明了，火焰刷是大大放大与多尺度产生的注射器。
2010-04-01 physics.flu-dyn
Effect of an External Electric Field on the Propagation Velocity of Premixed Flames
对于电场通过作用于火焰中存在的离子种类来增强燃烧的能力，已有许多实验研究[1]。在这项工作中，我们研究这种现象，使用一维模型的贫油预混火焰的影响下的纵向电场。我们扩大了以前的两步链分支反应层流模型与反应模型的创建和消费的正电荷的自由基物种和自由电子。还包括在离子物种的守恒方程和静电形式的麦克斯韦方程组的电动势，以解决由外部施加和内部感应电场的离子传输。这些方程的数值解使我们能够计算由于电场引起的火焰速度的变化。此外，关键的动力学和传输参数的变化修改火焰的电灵敏度。从火焰速度和反应物分布的变化，我们能够获得新颖的，有价值的洞察如何以及为什么燃烧可以控制的电场。
2022-02-08 physics.flu-dyn
Large-eddy simulations of a lean hydrogen premixed turbulent jet flame with tabulated chemistry
Barcelona Supercomputing Center (BSC)（巴塞罗那超级计算中心）；Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Southampton（南安普顿大学工程与物理科学学院）；Institute for Combustion Technology, RWTH Aachen University（亚琛工业大学燃烧技术研究所）
本研究通过 LES 模拟了 lean 氢气预混湍流喷嘴火焰，采用表征火焰模型和假定形状 PDF 方法，验证了热扩散和热损失对火焰结构和特性的影响。
2026-03-03 physics.flu-dyn
Differential diffusion effects and super-adiabatic local temperature in lean hydrogen-air turbulent flames
本文通过三维直接数值模拟研究贫燃氢气-空气湍流火焰，发现即使在高Karlovitz数下差异扩散仍显著影响火焰结构与燃烧速度，而超绝热温度减弱源于湍流混合增强而非差异扩散效应弱化。
2025-04-08 physics.flu-dyn
Large-scale flame structures in ultra-lean hydrogen-air mixtures
本文讨论了超贫氢-空气混合气中火焰传播的特点。数值分析表明，在足够大的空间尺度上，自由空间中存在稳定的自持火焰球是可能的。火焰球的结构是由地球重力场中热产物上升的对流过程决定的。结果表明，火焰球的结构与液体中气泡的轴对称结构相对应。除了稳定的火焰核心外，还有从原始火焰球分离出来的卫星燃烧核心，并在传播的火焰球后面的热尾流中发展。由于火焰球和卫星核的发展，燃烧的有效面积随着时间的推移而扩大。超贫混合气中稳定火焰球的存在和燃烧面积的增加都表明，一旦火焰球进入富氢混合气的区域，就有可能过渡到快速爆燃燃烧。这种设想是在地球重力条件下氢的自然空间分布所固有的，因此在制定风险评估技术和预防措施时必须考虑到这一点。
2017-11-19 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Flame-wall interaction of thermodiffusively unstable hydrogen/air flames -- Part II: Parametric variations of equivalence ratio, temperature, and pressure
本研究通过详细数值模拟，分析了当量比、温度和压力变化对热扩散不稳定的氢气/空气火焰迎面猝熄过程的影响，发现热扩散不稳定性会显著增加平均壁面热流并减少猝熄距离。
2024-11-27 physics.flu-dyn
FGM Modeling of Thermo-Diffusive Unstable Lean Premixed Hydrogen-Air Flames
本研究提出一种新的FGM方法，通过仅考虑主要贡献组分来捕捉优先扩散和交叉扩散效应，实现对热扩散不稳定的贫燃预混氢气-空气火焰的高效准确建模。
2025-08-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An asynchronous discontinuous Galerkin method for combustion simulations
本文将异步间断伽辽金方法扩展到化学反应流动模拟，提出耐异步WENO限制器以在通信延迟下捕捉火焰锋面和爆轰，并验证了其数值精度与可扩展性。
2025-01-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Linear stability and resolvent analyses of a bluff-body stabilized flame with conjugate heat transfer
本研究通过强耦合整体弱形式方法，结合线性稳定性与预解分析，揭示锚定火焰与导热圆柱间共轭传热对分岔及热波动放大的关键作用。
2024-12-18 physics.flu-dyn
Early warnings of tipping in a non-autonomous turbulent reactive flow system: efficacy, reliability, and warning times
本文针对非自治湍流热声系统，系统评估多种早期预警信号对热声不稳定性（TAI）的预测效能与可靠性，发现Hurst指数和自相关系数方差能提前可靠预警，并揭示了声压模态振幅与Hurst指数间的标度律，为预测和控制TAI提供依据。
2023-06-06 nlin.AO physics.app-ph physics.flu-dyn
Effects of Soret Diffusion and Radiative Heat Loss on the Evolution of Buoyant Flame Kernels in Ultra-Lean Hydrogen-Air Mixture
Joint Institute for High Temperatures of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院高温联合研究所）
本研究采用数值方法，探究索雷特扩散与辐射热损失对超贫氢空气混合物中浮力火焰核演化的影响，明确二者对火焰核生长、轨迹及破碎的作用规律。
2026-08-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of a high-pressure hydrogen micromix combustor: flame structure and stabilisation mechanism
本文采用直接数值模拟结合详细化学反应，研究高压氢气微混合燃烧器的火焰结构与稳定机制，发现火焰稳定主要源于射流燃料与热产物回流混合引发的点火事件，而非湍流预混火焰传播。
2023-09-09 physics.flu-dyn
Strain Rate and Pressure Effects on Multi-branched Counterflow Flames
这项研究提出了甲烷-空气逆流模拟，在计算效率类似的形式，允许可燃混合物从一个或两个方向流动，以了解更多关于多分支传播火焰结构（例如，三重火焰）。在实际的燃烧分析中，通常可以看到这些具有预混火焰和非预混火焰的结构。一系列现实的质量混合物分数和不对称的化学速率定律进行检查，同时避免了通常被迫不真实的对称行为与一步二级动力学。此外，通过改变压力和法向应变率来测量临界参数，以确定火焰结构并检测不同的特征。当应变速率足够低，压力足够高时，三种火焰可以共存。然而，在较高的应变速率和/或较低的压力下，可能仅获得一个或两个火焰。观察到热释放速率的负区域，并将其与潜在的吸热反应联系起来。对于在低应变速率和压力下的富预混混合物，产生CO $_2$和H $_2$ O以及消耗CO和H $_2$的高放热反应导致放热速率峰值。观察到的贫油和丰富的预混火焰的意外字符，导致的结论是，这些火焰是扩散控制。
2020-07-20 physics.flu-dyn
Stabilization of lifted hydrogen jet diffusion flame in a vitiated co-flow: effects of jet and coflow velocities, coflow temperature and mixing
本文采用条件矩闭合法（CMC）对H2/N2燃料进入稀薄H2/空气燃烧产物的同向流中的湍流射流火焰进行了数值模拟。一个二维轴对称配方已被用于流体流动的预测，而CMC方程求解与详细的化学代表的顺磁性化学相互作用。模拟进行了不同的同向流温度，射流和同向流速度，以调查火焰的升力高度以及对火焰稳定的影响。此外，还研究了条件速度模型对火焰的作用。此外，混合的效果进行了调查，在一个范围内的同向流温度和稳定机制的确定从运输预算的分析。结果表明，剥离高度对共流温度高度敏感，而使用混合模型常数，即，CΦ=4，与实验结果最接近。对于所有的同向流温度，平衡之间的化学，轴向对流和分子扩散项，而轴向和径向扩散的贡献是可以忽略不计的，从而表明自燃的火焰稳定机制。
2021-02-03 physics.flu-dyn
Experimental Data Based Reduced Order Model for Analysis and Prediction of Flame Transition in Gas Turbine Combustors
在贫油预混燃烧室中，火焰稳定是一个重要的操作问题，它会影响效率、鲁棒性和污染物的形成。本文研究旋流燃烧室火焰在喷管上的抬升和再附着。使用时间分辨的实验测量，一个数据驱动的方法，称为基于聚类的降阶建模（CROM）被用来1）隔离关键的流动模式和它们的顺序在火焰过渡，2）制定一个预测模型来预测火焰不稳定性。由CROM方法分离的流动模式证实了一些关于火焰转变机制的实验结论。特别是，CROM突出了旋进涡核（PVC）在火焰分离过程中的关键作用，在无人监督的方式。对于附着过程，远离喷嘴的强流再循环似乎将火焰向上游驱动，从而开始重新附着。不同的数据类型（速度场，OH浓度）的建模工具进行了处理，这些不同的模型的预测能力进行了比较。结果发现，旋流速度具有最好的预测性能，这给了一个补充的论点的PVC在引起火焰转变的作用。该模型对看不见的数据进行了测试，并成功地预测了火焰过渡（分离和附着）的概率，当训练与旋流速度与最小的用户输入。用OH-PLIF数据训练的模型仅在预测火焰附着方面是成功的，这意味着不同类型的火焰转变存在不同的物理机制。总的来说，这些方面显示了数据驱动的方法，特别是概率预测技术，在分析和预测复杂的湍流燃烧问题的大规模功能的巨大潜力。
2019-04-01 physics.flu-dyn
