Effects of thermal expansion on Taylor dispersion-controlled diffusion flames
本文通过理论分析将热扩散模型扩展到 Taylor 弥散控制的管流扩散火焰，量化热膨胀导致的速度、浓度、温度和密度修正，并指出密度相关的有效扩散系数会使预测产生定量乃至定性差异。
2024-06-27 physics.flu-dyn
Analytical study in the mechanism of flame movement in horizontal tubes
本文重新讨论了水平宽管内预混火焰的传播问题。采用任意气体膨胀火焰的在壳描述，导出了稳定火焰前沿位置的非线性二阶微分方程。这个方程的解决方案，得到数值，揭示了两个不同的物理制度的层流火焰传播控制的强斜压效应。它们的不同之处在于前部形状和火焰速度，两种状态下的总消耗率之比为1.4至1.8，这取决于气体膨胀系数的值。与现有的甲烷-空气火焰的实验数据进行了比较，并给出了所观察到的火焰行为的主要趋势的解释。它示出，特别是，更快（更慢）的燃烧制度是在接近（远离）化学计量组成的混合物中实现的，在两者之间有明显的转换。
2011-09-02 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
Mesoscale Turbulence in Type Ia Supernova Deflagrations II. Evidence for Fuel Preheat Due to Flame Thermal Expansion from Lagrangian Analysis
Washington State University（华盛顿州立大学）；Kharkiv Institute of Physics and Technology（哈尔科夫物理与技术研究所）；Florida State University（佛罗里达州立大学）
本研究通过拉格朗日示踪粒子分析揭示，Ia型超新星爆燃火焰的热膨胀通过声波压力平衡将内部能量转为热能，预热燃料并显著缩短点火时间，影响范围超过层流火焰厚度。
2026-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.data-an
Propagation and stability of flames in inhomogeneous mixtures
研究了热膨胀和重力对非均匀混合物中火焰传播和稳定性的影响。我们专注于层流火焰在一个简单的配置的无限长的通道与刚性多孔壁，以了解这些基本结构的不均匀性的影响。
2018-02-07 physics.flu-dyn
On-Shell Description of Unsteady Flames
在二维情况下，解决了任意气体膨胀的非定常预混火焰的非微扰描述问题。考虑到火焰作为一个表面的不连续性与任意的局部燃烧速率和气体速度跳跃给它，我们表明，前动态可以确定，而不必解决在散装的流动方程。基于汤姆逊环流定理，构造了下游气体速度的隐式积分表达式。然后通过连续剥离潜在的贡献，得到一个显式的表达式为火焰前缘附近的涡分量的简化。我们证明了未知势分量是左有界的，并且通过这个过程是无发散的，因此可以使用其壳层值的色散关系来消除（即，沿着火焰前沿的值）。由此产生的积分微分方程系统与壳体上的燃料速度和前部位置有关。作为极限情况，这些方程包含了迄今为止建立的所有火焰动力学理论结果，包括描述平面火焰的Darrieus-Landau不稳定性的线性方程，以及描述弱气体膨胀火焰的非线性Sivashinsky-Clavin方程。
2008-01-23 physics.flu-dyn
On-Shell Description of Stationary Flames
考虑了具有任意气体膨胀的稳态火焰的非微扰描述问题。根据汤姆逊环流定理，构造了流动方程的隐式积分。利用该积分，得到了火焰前缘附近已燃气流涡模的简单显式表达式。此外，在火焰前锋的潜在模式的色散关系写下来，从而减少了体积方程和跳跃条件的初始系统的流量变量的火焰前锋的位置和流速在前面的一组积分微分方程。所开发的方法适用于薄火焰的情况下。最后，在θ \to 1（θ为气体膨胀系数）的情况下，对导出的方程进行了渐近展开，并在第二次后Sivashinsky近似下得到了一个单一的波前位置方程。它演示，特别是，如何正确的归一化的前速度是众所周知的问题，解决了新的方法。在第一次后Sivashinsky近似下，新方程简化为按Cambray和Joulin修正的Sivashinsky-Clavin方程。导出的方程的解析解，并与数值模拟的结果进行了比较。
2004-12-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
A numerical study of the the response of transient inhomogeneous flames to pressure fluctuations and negative stretch in contracting hydrogen/air flames
瞬态预混氢/空气火焰收缩通过不均匀的燃料分布，并进行拉伸和压力振荡的数值研究使用隐式方法耦合的完全可压缩流的现实化学和多组分传输特性。通过使用平面、圆柱形和球形几何形状研究了{ \em负}拉伸增加的影响，并与{ \em正}拉伸膨胀H2/空气火焰（MALIK 2010）和CH 4/空气火焰（MALIK 2012 a）的结果进行了比较。火焰松弛数$n_R=τ_R/τ_L$（$τ_R$是火焰在初始扰动后回到平均平衡状态所需的时间; $τ_L$是火焰时间尺度）随着{ \em负}拉伸的增加而减少10%，而两种膨胀火焰的$n_R$随着{ \em正}拉伸的增加而减少40%. $n_R$似乎对正/负曲率的变化比对不同火焰类型的热化学更敏感。因此，$n_R$可能是火焰-曲率耦合强度的有用指标。压力波动谱$E_p(ω)$的尺度接近于$\simω^{-3}$，其比在其中$E_p(ω)\simω^{-2}$的膨胀H2/空气火焰中更陡。由于火焰前面没有气体速度$u_g=0$，由随机压力波动引起的最大对流速度引起的火焰前缘的快速传输（“扑动”）是突出的。尽管收缩的火焰在平均值上显示出很短的时间滞后，但燃料消耗和热释放速率之间的“记忆效应”被拍打所掩盖。
2016-01-31 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Analysis of flame acceleration induced by wall friction in open tubes
对开口管/通道中由于壁面摩擦引起的火焰自发加速引发爆炸进行了分析和计算研究。它首先证明了加速的影响时，整个火焰的热膨胀超过一个临界值取决于燃烧配置。针对两端开口圆柱管内轴对称火焰传播问题，提出了准等压极限下火焰初始（指数）加速阶段的理论，并通过对流体动力学和Arrhenius反应燃烧过程的数值模拟得到了验证。的火焰形状，速度和加速度速率，以及速度分布的火焰前面和后面的动态，已被确定。
2012-10-30 physics.flu-dyn
Large eddy simulation of a supersonic lifted hydrogen flame with sparse-Lagrangian multiple mapping conditioning approach
采用多重映射条件化/大涡模拟（MMC-LES）方法模拟了超声速氢射流火焰，研究了激波诱导自燃、激波-火焰相互作用、火焰稳定性和有限速率化学效应等问题。该模型准确地再现了激波和膨胀波、激波-反应相互作用和整体火焰特性。将不同位置的平均轴向速度、平均温度和均方根温度、物种摩尔分数和混合物分数的预测与详细的实验数据进行比较。预测和实验观察到的火焰结构进行了比较，通过散点图的物种摩尔分数和温度对混合物分数。与大多数过去的MMC-LES已被应用于低马赫火焰，在这个超音速火焰的情况下，压力功和粘性加热包括在随机FDF方程。分析表明，压力功在自燃诱导和火焰稳定中起着重要作用，而粘性加热仅在剪切层中显着（但与压力功相比仍然可以忽略不计）。通过对典型燃料和氧化剂颗粒的轨迹分析，提取了颗粒随局部气体动力学的演化信息。颗粒间歇性地进入熄灭区，并可能在激波、膨胀波和粘性加热的作用下偏离完全燃烧或混合线。拉格朗日粒子的化学爆炸模式分析表明，温度，H和OH自由基的贡献占主导地位的CEM分别在中央燃料射流，富燃料和贫燃料侧。明显的颗粒Damköhler数首先发生在燃料射流/同向流剪切层，在第一个激波交点处增强，并在火焰稳定点附近达到峰值。
2021-06-08 physics.flu-dyn
Low-Order Modeling and High-Fidelity Simulations for the Prediction of Combustion Instabilities in Liquid Rocket Engines and Gas Turbines
燃烧不稳定性是液体火箭发动机（LRE）和燃气轮机设计中的主要问题。在这个博士工作期间，探索了几个方向，以了解和减轻其影响。首先，更有效和强大的数值方法，他们在复杂的燃烧室预测设计。在这件事上，一种新型的模态扩展，命名为帧扩展和可比的经典伽辽金展开，被引入到建立更准确的声学低阶模型（LOM），能够占工业燃烧室的全部几何复杂性。特别是，框架扩展能够准确地表示非刚性壁边界附近的声速场，这是Galerkin方法所缺乏的关键能力。然后，设计了一整套基于框架展开的新型数值方法，并将其与状态空间形式主义相结合，构建了复杂系统的声学网络。热声不稳定性预测的第二个组成部分是火焰动力学建模。这项工作处理这个问题，在低温同轴射流火焰特性的液体火箭发动机的特定情况下。火焰动力学驱动现象被确定感谢三维大涡模拟（LES）的马斯科特实验测试装置，其中两种反应物（CH 4和O 2）在跨临界条件下注入。为了评估火焰对声振荡的响应并计算火焰传递函数（FTF），进行了几个具有不同频率和振幅的燃料流入谐波调制的LES。该火焰的稳定性在近喷射器区域，这是最重要的整体火焰动力学，也进行了研究，由于多物理场二维直接数值模拟（DNS），共轭传热问题在喷射器唇解决。
2021-03-01 cs.CE physics.flu-dyn
Influence of gas compression on flame acceleration in the early stage of burning in tubes
本文用Clanet和Searby [Combust. Flame 105：225（1996）]，并由Bychkov等人[Combust. Flame 150：263（2007）]在不可压缩流的极限中。现在，我们已经分析，实验和计算研究的手指火焰加速快速燃烧火焰时，气体的可压缩性承担了重要的角色。具体地说，我们首先发展了一个理论，通过小马赫数扩展到一阶项，表明气体压缩降低了加速率和最大火焰尖端速度，从而缓和手指火焰加速显着。这是对以往理论分析的一个重要的定量修正。我们还进行了实验的氢-氧混合物与相当大的初始值的马赫数，显示手指火焰的加速率比以前得到的碳氢化合物火焰的加速率小得多。此外，我们进行了数值模拟的初始层流火焰速度范围很广，结果证实了实验。结果表明，该理论是在良好的定量协议与数值模拟小气体压缩（小初始火焰速度）。与以往的研究结果类似，数值模拟表明，指状火焰加速之后是“郁金香”火焰的形成，这表明早期加速过程的终止。
2012-10-04 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
Edge-Stabilized Rotating Flames in a Circular Hele-Shaw Cell
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未加热开放圆形海勒-沙夫细胞中自发形成的甲烷-空气自持旋转火焰，揭示了其稳定传播模式及边缘速度与火焰速度的关系，建立了半经验模型预测旋转频率和形状。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Simulation and analysis of turbulent flame and its effect on the wall of aero engine combustor
本文通过Ansys-Fluent对ALLISON-T56涡桨发动机燃烧室湍流火焰进行数值模拟，分析火焰结构、热力学参数及壁面热弹性行为，并与文献结果对比验证。
2025-07-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Large Eddy Simulation of the evolution of the soot size distribution in turbulent nonpremixed flames using the Bivariate Multi-Moment Sectional Method
提出双变量多矩分段法（BMMSM）耦合大涡模拟，高效模拟湍流非预混火焰中烟炱粒径分布从单峰到双峰的演化，仅需八段即可准确预测，计算成本比HMOM高约44%。
2024-02-07 physics.flu-dyn
Fluid kinetic energy asymptotic expansion for two variable radii moving spherical bubbles at small separation distance
在理想流体中，考虑两个半径变化的球形气泡沿其中心线运动。得到了流体动能的精确表达式。斯托克斯流函数在双球坐标系中展开为盖根鲍尔多项式。该展开式用于获得流体动能二次型系数的精确级数。通过与已知系列的比较，证实了新系列的正确性.新的动能形式的主要优点是在气泡之间的小分离距离处获得渐近展开的可能性。得到了这些展开式并分析了它们的收敛性。研究结果可用于描述声场中气泡在接触前的接近和聚并过程。
2019-12-12 physics.flu-dyn
A Spherical Multipole Expansion of Acoustic Analogy for Propeller Noise
University of Salerno（萨莱诺大学）；CIRA, Italian Aerospace Research Center（意大利航空航天研究中心）
本文提出基于Goldstein声学类比的球面多极展开方法，用于预测旋转螺旋桨的调制噪声。通过分离源积分与观察者依赖性，提高计算效率，并实现辐射功率的直接计算。
2026-08-11 physics.flu-dyn
