AbstractRecent developments in nume

Abstract
Recent developments in numerical schemes, turbulent combustion models and the regular increase of computing power allow Large Eddy Simulation (LES) to be applied to real industrial burners. In this paper, two types of LES in complex geometry combustors and of specific interest for aeronautical gas turbine burners are reviewed: (1) laboratory-scale combustors, without compressor or turbine, in which advanced measurements are possible and (2) combustion chambers of existing engines operated in realistic operating conditions. Laboratory-scale burners are designed to assess modeling and fundamental flow aspects in controlled configurations. They are necessary to gauge LES strategies and identify potential limitations. In specific circumstances, they even offer near model-free or DNS-like LES computations. LES in real engines illustrate the potential of the approach in the context of industrial burners but are more difficult to validate due to the limited set of available measurements. Usual approaches for turbulence and combustion sub-grid models including chemistry modeling are first recalled. Limiting cases and range of validity of the models are specifically recalled before a discussion on the numerical breakthrough which have allowed LES to be applied to these complex cases. Specific issues linked to real gas turbine chambers are discussed: multi-perforation, complex acoustic impedances at inlet and outlet, annular chambers…. Examples are provided for mean flow predictions (velocity, temperature and species) as well as unsteady mechanisms (quenching, ignition, combustion instabilities). Finally, potential perspectives are proposed to further improve the use of LES for real gas turbine combustor designs.

Keywords
Large Eddy Simulations; Complex geometry; Swirled flows; Gaseous combustion; Turbulent combustion; Gas turbine
1. Introduction
Aeronautical turbulent reacting flows involve a wide range of scales and complexities caused by the specific shapes of engines and the combustion regimes encountered in these devices. Because of the space and weight constraints, designers need to develop burners which ensure maximum efficiency and compactness. Over the years, manufacturers have gained significant experience and existing designs largely rely on flow recirculations to increase mixing and flow-though times despite a reduced size combustion chamber. In parallel, pollutant emissions and regulations have induced changes of technology with the emergence of partially premixed and premixed burners. Multi-point fuel injection systems and staging are also being implemented as potential solutions to the new regulations. All these concepts increase the complexity of the flow and lead to specific flow dynamics and combustion responses. Although these designs are being routinely evaluated by Computational Fluid Dynamics (CFD), most present modeling strategies rely on Reynolds Average Navier-Stokes (RANS) approaches developed for mean stationary flows [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] and [10]. Such models benefit from extensive research and developments from the scientific community and have been successfully calibrated on simple fundamental configurations. However, the complexity of flows in modern gas turbines adds multiple constraints on RANS and limits their precision, Fig. 1. Alternative numerical solutions are thus needed to further increase the share of CFD and decrease the number of real engine tests and design iterations.

Schematic representation of the three numerical methods used to simulate ...
Fig. 1.
Schematic representation of the three numerical methods used to simulate turbulent reacting flows: (a) RANS provide access to a temporally/ensemble averaged field representing the flow field in complex systems (extracted from [319]); (b) LES give access to a temporally and spatially evolving set of fields representative of the spatially filtered governing system of equations (extracted from [320] and [360]) and (c) DNS provide the exact spatially and temporally evolving field obtained by directly solving the governing equations (extracted from [361]).
Figure options
CFD alternatives to RANS for aeronautical gas turbine applications must justify the increase in development, maintenance and computer costs. These new tools need also to be compatible with existing industrial knowledge and conception rules. The use of new CFD approaches and their future in the design chain is still unclear. It will probably depend on the computing power available to engineers as well as their ability to master and analyze ever more complex predictions. From a modeling point of view, combustion CFD scientists improved numerical predictions by focusing their efforts on time and space dependent descriptions of the problems. The main objective of such unsteady simulation is to relax the modeling constraints by taking into account unsteadiness and inhomogeneities which are very difficult to model with RANS [11], [12] and [13]. Two fully unsteady computing and modeling strategies are currently available for turbulent reacting flows: (1) Direct Numerical Simulations (DNS) and (2) Large Eddy Simulations (LES). While DNS, Fig. 1(c), suppress any notion of modeling [14], [15], [16], [17], [18] and [19] aside from the chemical model which needs to be supplied, LES, Fig. 1(b), introduce a scale separation between the large and small scale flow motions [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29] and [30]. Small scale effects on the large scales are thus to be mimicked by a model.

With DNS all scales must be resolved and computing costs grow with the flow turbulent Reynolds and Damköhler numbers [31], respectively noted Ret=u′lt/ν and Da = τt/τc. These two numbers involve the turbulent velocity fluctuation, u′, its characteristic length scale, lt, and time scale, τt as well as the dynamic fluid viscosity, ν and a chemical time scale, τc. For DNS of non-reacting turbulent flows, every flow scale is to be resolved so scaling laws read: Ret

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

บทคัดย่อพัฒนาล่าสุดในรูปแบบตัวเลข รูปแบบเผาไหม้เพ และปกติเพิ่มกำลังในการคำนวณให้ใหญ่เอ็ดดี้จำลอง (เลส) กับเตาอุตสาหกรรมจริง ในเอกสารนี้ ทานสองชนิดเลสใน combustors รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน และ น่าสนใจเฉพาะสำหรับเครื่องกังหันก๊าซบริษัท: ดำเนินการ combustors (1) ระดับปฏิบัติการ โดยไม่ต้องบีบหรือกังหัน การวัดขั้นสูงเป็นไปได้และ (2) ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์อยู่ในสภาพที่ปฏิบัติจริง เครื่องชั่งห้องปฏิบัติถูกออกแบบมาเพื่อประเมินด้านขั้นตอนการสร้างโมเดล และพื้นฐานในการกำหนดค่าควบคุม พวกเขาจำเป็นต้องใช้การวัดกลยุทธ์เลส และระบุข้อจำกัดที่อาจเกิดขึ้น ในสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจง พวกเขาจะให้ใกล้หนึ่งเลสรุ่นฟรี หรือ DNS เช่น เลสในเครื่องยนต์จริงแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวิธีในบริบทของเตาอุตสาหกรรม แต่จะยากต่อการตรวจสอบเนื่องจากวัดมีชุดจำกัด วิธีปกติความปั่นป่วนและสันดาปตารางย่อยรุ่นโมเดลเคมีรวมถึงเป็นครั้งแรกมีการยกเลิก กรณีและช่วงที่ไม่ มีรูปแบบจำกัดอยู่เฉพาะยกเลิกก่อนสนทนาในความก้าวหน้าเป็นตัวเลขที่ได้รับอนุญาตให้เลส์จะใช้กับกรณีที่ซับซ้อนเหล่านี้ มีการกล่าวถึงปัญหาเฉพาะที่เชื่อมโยงกับหอกังหันก๊าซจริง: perforation หลาย ซับซ้อนระดับ impedances ที่ทางเข้าของ และเต้าเสียบ annular หอ... ตัวอย่างมีการคาดการณ์กระแสเฉลี่ย (ความเร็ว อุณหภูมิ และพันธุ์) และกลไก unsteady (ชุบ จุดระเบิด เผาไหม้ instabilities) สุดท้าย มุมมองอาจมีการนำเสนอพัฒนาใช้สำหรับออกแบบกังหันก๊าซจริง combustor เลสคำสำคัญเอ็ดดี้ใหญ่จำลอง รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ขั้นตอนการ swirled เผาไหม้เป็นต้น เผาไหม้เพ กังหันก๊าซ1. บทนำขั้นตอนปฏิกิริยาปั่นป่วนสายเกี่ยวข้องกับการปรับขนาดและความซับซ้อนที่เกิดจากรูปร่างเฉพาะของเครื่องยนต์และระบอบการเผาไหม้ที่พบในอุปกรณ์เหล่านี้หลากหลาย เนื่องจากข้อจำกัดพื้นที่และน้ำหนัก นักออกแบบจำเป็นต้องพัฒนาเครื่องที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดและ compactness ปี ผู้ผลิตได้รับความรู้และประสบการณ์ และการออกแบบที่มีอยู่ส่วนใหญ่พึ่งกระแส recirculations เพื่อเพิ่มการผสมและขั้นตอน-เวลาแต่ แม้ มีห้องเผาไหม้การลดขนาด ขนาน การปล่อยมลพิษและข้อบังคับได้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีกับการเกิดขึ้นของบางส่วนหยด และหยดเทียน ระบบฉีดเชื้อเพลิงหลายจุดและจัดเตรียมจะยังถูกนำมาใช้เป็นกฎระเบียบใหม่อาจแก้ไข แนวคิดเหล่านี้เพิ่มความซับซ้อนของการไหล และนำไปสู่กระแสเฉพาะ dynamics และตอบสนองการสันดาป แม้ว่าการออกแบบเหล่านี้จะถูกประจำประเมินโดยการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD), กลยุทธ์การสร้างโมเดลปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้วิธี Navier-สโตกส์เฉลี่ยของเรย์โนลด์ส (RANS) ที่พัฒนาขึ้นมาเพื่อหมายถึงเครื่องเขียนขั้นตอน [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] และ [10] แบบจำลองดังกล่าวได้รับประโยชน์จากการวิจัยและพัฒนาจากชุมชนวิทยาศาสตร์ และมีการปรับเทียบสำเร็จในการตั้งค่าคอนฟิกพื้นฐานง่าย อย่างไรก็ตาม ความซับซ้อนของขั้นตอนในกังหันก๊าซที่ทันสมัยเพิ่มข้อจำกัดหลาย RANS และจำกัดความแม่นยำ Fig. 1 จึงเป็นโซลูชั่นเป็นตัวเลขอื่นเพื่อเพิ่มส่วนแบ่งของ CFD และลดจำนวนการทดสอบเครื่องยนต์จริง และออกแบบแผนแสดงแผนผังวงจรของสามตัวเลขวิธีการที่ใช้ในการจำลอง...Fig. 1 แผนผังตัวอย่างแสดงวิธีเลขสามที่ใช้ในการจำลองขั้นตอนปฏิกิริยาปั่นป่วน: RANS (a) แสดงถึง temporally/วง ดนตรี averaged แทนฟิลด์ขั้นตอนในระบบที่ซับซ้อน (สกัดจาก [319]); (ข) เลสให้เข้าชุด temporally และ spatially พัฒนาของพนักงานควบคุมระบบกรอง spatially สมการ (สกัดจาก [320] และ [360]) และ (ค) DNS ให้ฟิลด์ spatially และ temporally พัฒนาแน่นอนที่ได้รับ โดยตรงแก้สมการควบคุม (สกัดจาก [361])ตัวเลือกรูปCFD แทน RANS สำหรับกังหันก๊าซเดินอากาศต้องจัดเพิ่มในต้นทุนการพัฒนา การบำรุงรักษา และคอมพิวเตอร์ เครื่องมือใหม่เหล่านี้ต้องยังเข้ากันได้กับความรู้อุตสาหกรรมที่มีอยู่และกฎความคิด แจ้งการใช้ CFD ใหม่ และอนาคตของพวกเขาในการออกแบบจะยังคงชัดเจน คงมันจะขึ้นอยู่กับพลังคอมพิวเตอร์พร้อมวิศวกรรวมทั้งความสามารถในหลัก และวิเคราะห์ซับซ้อนเคยคาดคะเน จากการสร้างโมเดลมอง เผาไหม้ CFD นักวิทยาศาสตร์ปรับปรุงตัวเลขคาดคะเน โดยมุ่งเน้นความพยายามของพวกเขาอธิบายขึ้นอยู่กับเวลาและพื้นที่ของปัญหา วัตถุประสงค์หลักของการจำลองดังกล่าว unsteady จะผ่อนคลายข้อจำกัดของโมเดล โดยพิจารณาบัญชีเห็นเดินเซและ inhomogeneities ซึ่งเป็นการยากมากที่จะตัว RANS [11], [12] [13] และ สองอย่าง unsteady คอมพิวเตอร์ และกลยุทธ์สร้างโมเดลมีอยู่ในปัจจุบันสำหรับขั้นตอนปฏิกิริยาปั่นป่วน: จำลองแทนของ (1) โดยตรง (DNS) และ (2) ขนาดใหญ่เอ็ดดี้จำลอง (เลส) ในขณะที่ DNS, Fig. 1(c) ระงับความโมเดล [14], [15], [16], [17], [18] [19] และนอกจากรุ่นเคมีซึ่งจำเป็นต้องป้อนค่า เลส Fig. 1(b) แนะนำแยกมาตราส่วนระหว่างขนาดเล็ก และขนาดใหญ่กระแสเคลื่อนไหว [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29] [30] และ มีผลขนาดเล็กเครื่องชั่งขนาดใหญ่ดังนั้นการจะ mimicked ตามแบบมี DNS เครื่องชั่งน้ำหนักทั้งหมดต้องได้รับการแก้ไข และการคำนวณต้นทุนเติบโตมีการไหลปั่นป่วนเรย์โนลด์สและ Damköhler [31], ตามลำดับไว้ Ret = u′lt/ν และดา = τt/τc ตัวเลขที่สองเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปั่นป่วนผันผวนเร็ว u′ ขนาดความยาวลักษณะ lt ความมาตรา ส่วนเวลา τt เป็นความหนืดของเหลวแบบไดนามิก ν และ สเกลเวลาเคมี τc สำหรับ DNS ของปฏิกิริยาไม่ไหลเชี่ยว มาตราส่วนทุกขั้นตอนจะได้รับการแก้ไขเพื่อปรับกฎหมายอ่าน: Retเลสใส่วงเงินน้อยเข้มงวดขนาดคำนวณ โดยกรองขนาดเล็กเครื่องชั่งทุกขั้นตอน ดาวสำหรับปฏิกิริยาไม่ไหล Sug ตารางสเกล (SGS) ความเร็วรุ่นกำหนดว่า ขนาดตัวกรองหรือแยกตัดความถี่อยู่ในช่วงของคลื่นปั่นป่วนผลผลิต Ret inertial < (qN)(4/3) ที่ q เป็นตัวสัดส่วนระหว่าง ηK ขนาดความยาวน่าเป็น และตัดความยาวของตัวกรอง ΔF ดังนั้น และนอกเหนือ จาก ปัญหาเคมี เลสช่วยให้การจำลองการไหลเชี่ยวกับเลขเรย์โนลด์สเพประมาณ 500 ครั้งใหญ่กว่า DNS ด้วยจำนวนจุดเดียวกัน ประเมินการปรับขนาดที่เหมาะสมสำหรับเลสเพปฏิกิริยายังคงไม่ชัดเจน และมักจะขึ้นอยู่กับแบบเผาไหม้เชี่ยวที่ใช้ปิด SGS เงื่อนไขที่สอดคล้องกันกว่าสอง ล่าสุดทศวรรษที่ผ่านมา DNS และเลสได้เติบโตอย่างรวดเร็ว ด้วยการเพิ่มขนาดใหญ่ขึ้นของสถาปัตยกรรมแบบขนานอย่างหนาแน่นและมีอำนาจในการใช้งาน เลสรหัสและรูปแบบได้ปรากฏเป็นทางเลือกชัดเจนทางวิทยาศาสตร์ RANS และพวกเขากำลังถูกพัฒนา และ เครื่องม้าเป็นประจำ โดยชุมชนวิทยาศาสตร์เชี่ยวสันดาป พัฒนาล่าสุดนี้เข้าตอนนี้โฟกัสบนเปรื่องมีความซับซ้อนเพิ่ม: ไหลเช่นหลายเฟส ระบบจุดระเบิด และลำดับดับ... ทราบแต่ว่า เงื่อนไขจำเป็นก่อนการสร้างโมเดล และตัวเลขมักจะไม่มีในวรรณคดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเขียนจริงบริษัทจำลอง สัดส่วนจริงของวิธีการดังกล่าวและการใช้ที่อาจเกิดขึ้นในบริบทของการออกแบบอุตสาหกรรมยังคงมีการตรวจสอบ และทดสอบนี้ว่ารีวิวเน้นรูปแบบที่ได้รับอนุญาตให้เลส์ของสายงานตรวจสอบการทำต้นแบบปัจจุบันสถานะและศักยภาพข้อจำกัด และกลยุทธ์มี หรือจำเป็นสำหรับการพัฒนา [48] ทำให้เอกสารเน้นเฉพาะปีเลสเป็นต้นปฏิกิริยาเมื่อภาคอุตสาหกรรมต้องการ ต้องมีรายละเอียดเกี่ยวกับเลส (โมเดล ตัวเลข อย่างหนาแน่นขนานหนึ่ง...) แล้วได้ specificities ที่เกี่ยวข้องกับกระแสอุตสาหกรรมเครื่องเขียนพร้อมกับสอบเลสล่าทีละขั้นตอนสำหรับอุตสาหกรรมเช่นทดลองบูร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อการพัฒนาล่าสุดในรูปแบบตัวเลขการเผาไหม้แบบปั่นป่วนและการเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานอย่างสม่ำเสมอช่วยให้คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่วนจำลอง (LES) ที่จะนำไปใช้กับเตาอุตสาหกรรมจริง
ในบทความนี้ทั้งสองประเภทของ LES ใน Combustors รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนและน่าสนใจที่เฉพาะเจาะจงสำหรับเตากังหันก๊าซการบินจะมีการทบทวน (1) Combustors ห้องปฏิบัติการขนาดโดยไม่ต้องคอมเพรสเซอร์หรือกังหันซึ่งการวัดขั้นสูงที่เป็นไปได้และ (2) ห้องเผาไหม้ของ เครื่องมือที่มีอยู่ดำเนินการในสภาพการใช้งานจริง เตาห้องปฏิบัติการขนาดได้รับการออกแบบเพื่อประเมินการสร้างแบบจำลองและด้านการไหลพื้นฐานในการกำหนดค่าควบคุม พวกเขามีความจำเป็นที่จะวัดกลยุทธ์ LES และระบุข้อ จำกัด ที่อาจเกิดขึ้น ในสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงพวกเขายังมีรูปแบบใกล้ฟรีหรือ DNS เหมือนการคำนวณ LES LES ในเครื่องมือจริงแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวิธีการในบริบทของเตาอุตสาหกรรม แต่เป็นเรื่องยากมากขึ้นในการตรวจสอบเนื่องจากการชุด จำกัด ของการวัดที่มีอยู่ วิธีการปกติสำหรับความวุ่นวายและการเผาไหม้แบบตารางย่อยรวมถึงการสร้างแบบจำลองทางเคมีจะจำได้ว่าครั้งแรก กรณีการ จำกัด และช่วงของความถูกต้องของแบบจำลองจะจำได้โดยเฉพาะก่อนที่จะอภิปรายเกี่ยวกับการพัฒนาที่เป็นตัวเลขที่ได้รับอนุญาตให้ LES ที่จะนำไปใช้กับกรณีที่ซับซ้อนเหล่านี้ ประเด็นที่เชื่อมโยงกับห้องกังหันก๊าซจริงที่จะกล่าวถึง: หลายทะลุ, impedances อะคูสติกที่ซับซ้อนที่ทางเข้าและทางออกให้เช่าวงแหวน ... ตัวอย่างมีให้สำหรับการคาดการณ์อัตราการไหลเฉลี่ย (ความเร็วอุณหภูมิและชนิด) เช่นเดียวกับกลไกมั่นคง (ดับไฟเผาไหม้ไม่เสถียร) . สุดท้ายมุมมองที่มีศักยภาพมีการเสนอเพื่อปรับปรุงการใช้งานของ LES สำหรับก๊าซที่แท้จริงการออกแบบเตาเผากังหันคำจำลองวนขนาดใหญ่; รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน กระแสหมุนวน; การเผาไหม้ก๊าซ; การเผาไหม้ปั่นป่วน; กังหันก๊าซ1 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการบินป่วนปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับกระแสที่หลากหลายของเครื่องชั่งน้ำหนักและความซับซ้อนที่เกิดจากรูปทรงที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องยนต์และระบบการเผาไหม้ที่พบในอุปกรณ์เหล่านี้ เพราะของพื้นที่และข้อ จำกัด น้ำหนักนักออกแบบจะต้องพัฒนาเตาที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดและความเป็นปึกแผ่น กว่าปีที่ผู้ผลิตได้รับประสบการณ์ที่สำคัญและการออกแบบที่มีอยู่ส่วนใหญ่พึ่งพา recirculations เพื่อเพิ่มการไหลเวียนของการผสมและการไหลแม้ว่าครั้งแม้จะมีการเผาไหม้ลดขนาดห้อง ในแบบคู่ขนานการปล่อยมลพิษและกฎระเบียบที่มีการเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีที่มีการเกิดขึ้นของเตาบางส่วนผสมและผสม หลายจุดระบบหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงและการแสดงละครยังมีการดำเนินการเป็นโซลูชั่นที่มีศักยภาพในกฎระเบียบใหม่ แนวคิดทั้งหมดเหล่านี้เพิ่มความซับซ้อนของการไหลและนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงการไหลที่เฉพาะเจาะจงและการตอบสนองของการเผาไหม้ แม้ว่าการออกแบบเหล่านี้จะได้รับการประเมินเป็นประจำโดยการคำนวณพลศาสตร์ของไหล (CFD) กลยุทธ์การสร้างแบบจำลองในปัจจุบันส่วนใหญ่พึ่งพา Reynolds เฉลี่ย Navier-Stokes (RANS) แนวทางการพัฒนาสำหรับค่าเฉลี่ยกระแสนิ่ง [1], [2], [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] และ [10] รุ่นดังกล่าวได้รับประโยชน์จากการวิจัยและการพัฒนาจากชุมชนวิทยาศาสตร์และได้รับการประสบความสำเร็จในการสอบเทียบในการกำหนดค่าพื้นฐานที่เรียบง่าย แต่ความซับซ้อนของกระแสในกังหันก๊าซที่ทันสมัยเพิ่มข้อ จำกัด หลาย RANS แม่นยำและข้อ จำกัด ของพวกเขารูป 1. การแก้ปัญหาตัวเลขทางเลือกจึงมีความจำเป็นที่จะเพิ่มส่วนแบ่งของ CFD และลดจำนวนของการทดสอบเครื่องยนต์จริงและการทำซ้ำการออกแบบ. แผนผังแสดงของทั้งสามวิธีการเชิงตัวเลขที่ใช้ในการจำลอง ... รูป 1. แผนผังแสดงของทั้งสามวิธีการเชิงตัวเลขที่ใช้ในการจำลองปฏิกิริยากระแสปั่นป่วน (ก) RANS ให้การเข้าถึงชั่วคราว / ชุดเฉลี่ยสาขาที่เป็นตัวแทนของเขตการไหลในระบบที่ซับซ้อน (สกัดจาก [319]); (ข) LES ให้การเข้าถึงชั่วคราวและชุดสันนิฐานการพัฒนาของตัวแทนด้านของระบบการปกครองกรองสันนิฐานของสมการ (สกัดจาก [320] และ [360]) และ (ค) DNS ให้สนามที่แน่นอนตำแหน่งและชั่วคราวการพัฒนาที่ได้รับจาก โดยตรงการแก้สมการ (สกัดจาก [361]). เลือกรูปที่ทางเลือกที่จะ CFD RANS สำหรับการใช้งานกังหันก๊าซการบินจะต้องแสดงให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นในการพัฒนาบำรุงรักษาและค่าใช้จ่ายในคอมพิวเตอร์ เครื่องมือใหม่ ๆ เหล่านี้จะต้องยังเข้ากันได้กับความรู้ที่มีอยู่ในภาคอุตสาหกรรมและกฎระเบียบความคิด การใช้วิธีการใหม่ CFD และอนาคตของพวกเขาในห่วงโซ่การออกแบบยังไม่ชัดเจน มันอาจจะขึ้นอยู่กับอำนาจการใช้คอมพิวเตอร์ที่มีให้วิศวกรเช่นเดียวกับความสามารถในการที่จะโทและวิเคราะห์การคาดการณ์ที่เคยซับซ้อนมากขึ้น จากจุดการสร้างแบบจำลองในมุมมองของนักวิทยาศาสตร์การเผาไหม้ที่ดีขึ้น CFD การคาดการณ์ตัวเลขโดยมุ่งเน้นความพยายามของพวกเขาในเวลาและสถานที่ขึ้นอยู่กับรายละเอียดของปัญหา วัตถุประสงค์หลักของการจำลองสภาพที่ไม่มั่นคงดังกล่าวคือการผ่อนคลายข้อ จำกัด ด้านการสร้างแบบจำลองโดยคำนึงถึงความไม่แน่นอนและบัญชี inhomogeneities ซึ่งเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างแบบจำลองที่มี RANS [11] [12] และ [13] สองคอมพิวเตอร์ไม่มั่นคงอย่างเต็มที่และกลยุทธ์การสร้างแบบจำลองที่มีอยู่ในขณะนี้สำหรับกระแสปฏิกิริยาป่วน (1) การจำลองเชิงตัวเลขตรง (DNS) และ (2) ขนาดใหญ่ที่จำลองวน (LES) ในขณะที่ DNS, รูป 1 (ค) การปราบปรามความคิดของการสร้างแบบจำลองใด ๆ [14] [15] [16] [17] [18] และ [19] นอกเหนือจากรูปแบบทางเคมีที่จะต้องจัด LES, รูป 1 (ข), แนะนำการแยกขนาดระหว่างการเคลื่อนไหวไหลขนาดใหญ่และขนาดเล็ก [20] [21] [22] [23] [24], [25], [26] [27], [ 28], [29] และ [30] ผลกระทบขนาดเล็กบนเครื่องชั่งขนาดใหญ่จึงจะได้รับการเลียนแบบโดยรูปแบบ. ด้วย DNS เครื่องชั่งน้ำหนักทุกคนจะต้องได้รับการแก้ไขและค่าใช้จ่ายในการคำนวณเติบโตไปพร้อมกับการไหลของนาดส์ป่วนและตัวเลขDamköhler [31] ตามลำดับข้อสังเกตเกษียณ = u'lt / νและดา = τt / τc ทั้งสองหมายเลขที่เกี่ยวข้องกับความผันผวนของความเร็วป่วนยู 'ความยาวลักษณะขนาดลิตรและขนาดเวลาτtเช่นเดียวกับความหนืดของของไหลแบบไดนามิกνและระยะเวลาเคมีτc สำหรับ DNS ของการไม่ทำปฏิกิริยากระแสปั่นป่วนระดับการไหลของทุกคนที่จะได้รับการแก้ไขเพื่อให้การปรับกฎหมายอ่าน: เกษียณ













LES ใส่ข้อ จำกัด ที่เข้มงวดน้อยกว่าสำหรับขนาดการคำนวณโดยการกรองออกทั้งหมดไหลเกล็ดเล็ก ๆ จะเป็นการดีสำหรับกระแสปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ Sug ตารางสเกล (SGS) รุ่นความเร็วกำหนดว่าการแยกขนาดหรือตัวกรองความถี่ตัดอยู่ในช่วงเฉื่อยของสเปกตรัมป่วนยอมเกษียณ <(QN) (4/3) ซึ่งเป็นคิว ปัจจัยสัดส่วนระหว่างηK, ขนาดความยาว Kolmogorov และระยะเวลาในการตัดของตัวกรองที่ΔF ดังนั้นและนอกเหนือจากปัญหาเคมี, LES ช่วยให้การจำลองการไหลเชี่ยวกับตัวเลข Reynolds ป่วนประมาณ 500 ครั้งมีขนาดใหญ่กว่า DNS ที่มีหมายเลขเดียวกันของจุด การประเมินผลของการปรับขนาดที่เหมาะสมสำหรับการปั่นป่วนปฏิกิริยา LES ยังไม่ชัดเจนและมักจะขึ้นอยู่กับรูปแบบการเผาไหม้ป่วนใช้เพื่อปิดข้อตกลงเอสจีเอที่สอดคล้องกัน. ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา DNS และการ LES มีการเติบโตอย่างรวดเร็วขอบคุณที่เพิ่มขึ้นมากในอำนาจการใช้คอมพิวเตอร์และ การเพิ่มขึ้นของสถาปัตยกรรมแบบขนานอย่างหนาแน่น รหัส LES และรูปแบบได้ปรากฏตัวเป็นทางเลือกทางวิทยาศาสตร์ที่ชัดเจนในการ RANS และพวกเขาจะประจำการพัฒนาและม้านั่งทำเครื่องหมายโดยการเผาไหม้ป่วนชุมชนวิทยาศาสตร์ ความคืบหน้าล่าสุดของวิธีการนี้ในขณะนี้มุ่งเน้นไปที่การไหลของปรากฏการณ์ชั่วคราวกับความซับซ้อนเพิ่ม: คือกระแสหลายเฟส, การเผาไหม้และลำดับการสูญเสีย ... แต่ทราบว่าตัวเลขการสร้างแบบจำลองและเงื่อนไขที่จำเป็นมักจะไม่สามารถใช้ได้ในวรรณคดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการจำลองเตาบินจริง ผลงานที่เกิดขึ้นจริงของวิธีการดังกล่าวและการใช้ศักยภาพของพวกเขาในบริบทของห่วงโซ่การออกแบบอุตสาหกรรมจึงยังคงที่จะตรวจสอบและทดสอบ. เจตนารีวิวนี้จะเน้นกลยุทธ์ที่มีอยู่และที่ได้รับอนุญาตให้ LES ของการใช้งานเกี่ยวกับการบินเช่นเดียวกับการตรวจสอบของพวกเขาจึงพื้นฐาน สถานะปัจจุบันและข้อ จำกัด ที่มีศักยภาพหรือความจำเป็นในการพัฒนา [48] โดยให้ทำเอกสารที่มุ่งเน้นเฉพาะในปีที่ผ่านมาก๊าซปฏิกิริยา LES ในแง่ของความต้องการของอุตสาหกรรม รายละเอียดเกี่ยวกับ LES (การสร้างแบบจำลองตัวเลขการคำนวณแบบขนานขนาดใหญ่ ... ) จะได้รับบริการครั้งแรก ไม่เฉพาะเจาะจงที่เกี่ยวข้องกับการไหลของเตาอุตสาหกรรมจะได้รับแล้วพร้อมกับการตรวจสอบขั้นตอนโดยขั้นตอนที่ผ่านมา LES สำหรับอุตสาหกรรมเหมือนหนามทดลอง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

นามธรรม
พัฒนาการระเบียบวิธีเชิงตัวเลข วุ่นวายและเพิ่มการเผาไหม้รุ่นปกติของคอมพิวเตอร์ช่วยจำลองวนขนาดใหญ่ ( LES ) ที่จะใช้กับเตาอุตสาหกรรมจริง ในกระดาษนี้ , สองประเภทของเตาเผาเลสในเรขาคณิตที่ซับซ้อนและน่าสนใจที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการบินกังหันก๊าซเตาดู ( 1 ) เตาเผาขนาดทดลองไม่มีลมหรือกังหัน ซึ่งการวัดขั้นสูงที่สุดและ ( 2 ) ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ที่มีอยู่การมีเหตุผลเงื่อนไข . เครื่องเขียนระดับห้องปฏิบัติการออกแบบมาเพื่อประเมินและควบคุมการไหลพื้นฐานในด้านการตั้งค่า พวกเขาจะต้องวัดกลยุทธ์เลสและระบุข้อจำกัดที่อาจเกิดขึ้นได้ ในสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจงพวกเขายังเสนอให้ใกล้แบบฟรีหรือ DNS เช่น Les การคำนวณ . เลสในเครื่องยนต์จริงแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวิธีการในบริบทของเตาอุตสาหกรรม แต่จะยากต่อการตรวจสอบ เนื่องจากการ ชุด จำกัด ของขนาดของ ปกติแนวทางความวุ่นวายและการเผาไหม้ย่อยตารางรุ่นรวมทั้งแบบจำลองเคมีก่อนเรียก .กรณีจำกัดและช่วงของความถูกต้องของแบบจำลองโดยเฉพาะจะเรียกก่อนอภิปรายว่าตัวเลขที่ทำให้เลสเพื่อใช้กับกรณีซับซ้อนเหล่านี้ เฉพาะประเด็นที่เกี่ยวข้องกับห้องกังหันแก๊สจริงจะกล่าวถึง : Multi ทะลุ impedances อะคูสติกที่ซับซ้อนขาเข้าและขาออกเป็นห้อง . . . . . . .ตัวอย่างมีให้สำหรับการคาดการณ์ไหลหมายถึง ( ความเร็ว , อุณหภูมิ และชนิด รวมทั้งกลไกที่ไม่มั่นคง ( quenching การเผาไหม้ , การเผาไหม้ , ความไม่มั่นคง ) ในที่สุด มุมมอง อาจจะเสนอให้ปรับปรุงการใช้เลสสำหรับกังหันแก๊สจริงเตาเผาแบบ


ขนาดจำลอง เอ็ดดี้ คําสําคัญ เรขาคณิตที่ซับซ้อน ; swirled ไหล ; การเผาไหม้ก๊าซ ; ปั่นป่วนการเผาไหม้ ;กังหันแก๊ส
1 บทนำ
การบินปั่นป่วนไหลเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาที่หลากหลายของเครื่องชั่งและความซับซ้อนที่เกิดจากรูปร่างที่เฉพาะเจาะจงของเครื่องยนต์และการเผาไหม้ระบบที่พบในอุปกรณ์เหล่านี้ เนื่องจากพื้นที่และข้อจำกัดน้ำหนัก นักออกแบบจะต้องพัฒนาเตาที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดและความเป็นปึกแผ่น . ปีผู้ผลิตได้รับประสบการณ์สำคัญและการออกแบบที่มีอยู่ส่วนใหญ่พึ่งพา recirculations ไหลเพิ่มการผสมและการไหลแม้ว่าครั้ง แม้จะลดขนาดในห้องเผาไหม้ ในแบบคู่ขนานการปล่อยมลพิษและกฎระเบียบและการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีที่มีการเกิดขึ้นของบางส่วนผสมผสมและเครื่องเขียน .หลายจุดการฉีดเชื้อเพลิงระบบ และแสดงละคร ยังถูกใช้เป็นวิธีแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับกฎระเบียบใหม่ แนวคิดเหล่านี้ เพิ่มความซับซ้อนของการไหล และนำไปสู่การตอบสนองพลวัตของการไหลที่เฉพาะเจาะจงและการเผาไหม้ ถึงแม้ว่าการออกแบบเหล่านี้จะถูกตรวจประเมินโดยการคำนวณพลศาสตร์ของไหล ( CFD )กลยุทธ์แบบปัจจุบันส่วนใหญ่อาศัย เรย์โนลด์ เฉลี่ย navier สโต ( เรนส์ ) แนวทางการพัฒนาเพื่อหมายถึงนิ่งไหล [ 1 ] , [ 2 ] , [ 3 ] , [ 4 ] , [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ] และ [ 10 ] เช่นรุ่นที่ได้รับประโยชน์จากการวิจัยอย่างกว้างขวางและการพัฒนาจากชุมชนทางวิทยาศาสตร์และได้รับการประสบความสำเร็จในการสอบเทียบในการกำหนดค่าพื้นฐานที่เรียบง่าย อย่างไรก็ตามความซับซ้อนของการไหลในกังหันก๊าซที่ทันสมัยเพิ่มข้อจำกัดหลายเรนส์และข้อ จำกัด ความแม่นยําของรูปที่ 1 เลือกผลเฉลยเชิงตัวเลขจึงต้องการที่จะเพิ่มส่วนแบ่งของ CFD และลดจำนวนของการทดสอบเครื่องยนต์ที่แท้จริงและการทำซ้ำการออกแบบ

แผนผังการเป็นตัวแทนของทั้งสามวิธีการเชิงตัวเลขที่ใช้จำลอง . . . . . . .
รูปที่ 1
แสดงแผนผังของทั้งสามวิธีการเชิงตัวเลขที่ใช้ในการจำลองการไหลปั่นป่วนเลย : ( ) เรนส์ให้การเข้าถึงชุดชั่วคราว / เฉลี่ยสนามแทนสนามการไหลในระบบที่ซับซ้อน ( สกัดจาก [ 319 ] ) ;( ข ) เลส ให้เข้าถึงและพัฒนาชุดของเขตข้อมูลชั่วคราวเปลี่ยนผู้แทนของรัฐเปลี่ยนกรองระบบสมการ ( สกัดจาก [ 320 ] และ [ 360 ] ) และ ( ค ) ให้เปลี่ยน DNS ที่สนามได้โดยตรง และยังคงพัฒนาแก้สมการ ( สกัดจาก [ 361 ] )

รูปเลือกทางเลือกสำหรับโปรแกรม CFD เรนส์กังหันก๊าซการบินต้องปรับเพิ่มค่าใช้จ่ายในการพัฒนาและบำรุงรักษาคอมพิวเตอร์ เครื่องมือใหม่เหล่านี้ยังต้องเข้ากันได้กับความรู้อุตสาหกรรมที่มีอยู่และความคิดกฎ การใช้ CFD แนวทางใหม่และอนาคตของพวกเขาในห่วงโซ่การออกแบบยังไม่ชัดเจนมันอาจจะขึ้นอยู่กับพลังคอมพิวเตอร์ใช้ได้กับวิศวกร ตลอดจนความสามารถของอาจารย์ และวิเคราะห์เคยซับซ้อนมากขึ้นคาดคะเน จากแบบจำลองในมุมมองของนักวิทยาศาสตร์ของ CFD ขึ้นการคาดการณ์ตัวเลขโดยเน้นความพยายามของพวกเขาในเวลาและอวกาศอธิบายตัวแปรของปัญหาวัตถุประสงค์หลักของระบบดังกล่าวไม่มั่นคงคือผ่อนคลายข้อจำกัดในการใช้บัญชีและ inhomogeneities unsteadiness ซึ่งยากมากที่จะเป็นแบบอย่างเรนส์ [ 11 ] , [ 12 ] และ [ 13 ] สองอย่างไม่มั่นคงคอมพิวเตอร์และแบบจำลองการไหลปั่นป่วนในขณะนี้สามารถใช้ได้สำหรับปฏิกิริยา ( 1 ) การจำลองเชิงตัวเลขโดยตรง ( DNS ) และ ( 2 ) จำลองวนขนาดใหญ่ ( เลส )