采用多尺度方法与动态自适应机理的燃烧过程模拟

摘要

本文介绍了一种采用多时间尺度模拟方法（Multi Time Scale, MTS）和动态自适应机理方法（Dynamic Adaptive Chemistry, DAC）。在模拟过程中，根据当时的热化学状态动态获得即时简化机理，通过计算各个组分的特性时间，依据其特征时间将不同基元组分和不同基元反应划分为不同的计算组，各个计算组采用不同的时间步长进行计算。基于该方法采用详细化学机理，对癸烷/空气、庚烷/空气的自然着火过程进行模拟，并将模拟结果与全过程采用详细机理的隐式积分算法进行了比较。结果证明该方法能够精确地模拟组分的质量份额和温度等的动态过程，能够得到精确的着火迟延时间和火焰传播速度。同时，与全过程采用详细机理的隐式积分算法相比，该方法大约能提高一个数量级以上的计算速度。因此该方法的应用将有助于实现燃烧问题的高效精确数值模拟。