一种混合多尺度燃烧动力学模拟方法

摘要

本文介绍了一种高效模拟涉及详细化学反应机理燃烧过程的混合多时间尺度模拟方法(Hybrid Multi Time Scale,HMTS)。在模拟过程中通过动态地计算各个组分的特性时间,并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显式计算,且将最小特征时间的一个或几个组采用隐式算法进行计算。基于该方法采用详细化学机理,对癸烷/空气、甲烷/空气的自然着火过程进行模拟,并将模拟结果与欧拉法、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,能够得到精度的着火迟延时间.同时,与隐式积分算法相比,HMTS方法大约能提高一个数量级的计算速度.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。