预混合的紊流火焰

预混气体的紊流燃烧广泛应用于交通运输中的能量转换，如汽车和轻型飞机的活塞式发动机，航空发动机的加力燃烧器，以及燃气轮机等固定发电。当前的环境和效率挑战迫切需要新的解决方案，以满足超低排放和高效燃烧技术的严格要求。要在这一领域取得重大进展，就必须对与预混湍流火焰相关的许多尚未解决的问题进行基础研究和应用研究。本特刊包含七篇论文，旨在对预混湍流燃烧的基本理解以及在未来发动机中更有效地利用这一过程作出贡献。

自早期对预混湍流火焰的研究以来，湍流燃烧速度或火焰速度一直是众多实验、理论和数值研究的重点。尽管进行了长期广泛的研究，但一些基本问题尚未解决，其中一些问题在前三份贡献中得到了解决。在题为《在反梯度传输存在的统计平稳湍流预混火焰燃烧速度域的确定，“为了研究反梯度标量输运(即燃烧产物向火焰燃烧侧的输运)的影响，我们从理论上分析了完全发展的统计平稳、平面和一维湍流火焰中燃烧速度的经典学术问题。由压力梯度引起的热释放)对燃烧速度的影响。特别是，它证明，即使湍流标量输运在冷边界显示反梯度行为，“仍然有可能观察到一个稳定的传播状态。”论文题为《撞击喷射火焰的燃烧速率为了验证先前基于理论考虑提出的评价湍流燃烧速度的方法，引用了一个最近开发的简单模型来处理反梯度湍流标量输运问题。本文还讨论了热释放引起的流体动力效应对湍流燃烧速度的影响。湍流标量混合物理对预混火焰传播的影响，这强调了另一种效应，即膨胀，而不是反梯度迁移。

直接数值模拟(DNS)是一种快速发展的强大数值工具，可用于湍流，特别是湍流火焰的基础研究。本专题包含了与预混合湍流燃烧动力学相关的三个贡献。在题为《湍流雷诺数对湍流预混燃烧薄反应区位移速度统计的影响“DNS数据库获得预混合的紊流火焰特征是为了调查分析了不同雷诺数瞬时火焰前锋的统计特征(当地位移速度、表面密度、曲率,以及这些统计特性与雷诺数对它们的影响之间的关系。在题为《湍流预混燃烧波纹型火焰区的条件流体速度统计:直接数值模拟研究，“为了研究湍流速度场的第一和第二矩的行为，我们考虑了一个单一的DNS数据库，条件为未燃烧的混合物，或燃烧的混合物，或瞬时火焰锋面。特别地，在湍流火焰刷的最大部分，除前缘外，未燃侧和未燃侧的流速近似相等。在题为《高湍流强度和体积粘度对预混甲烷火焰影响的直接数值模拟，研究结果表明，与氢气-空气火焰不同，体积粘度对甲烷-空气火焰的影响较小，在研究碳氢-空气混合物的湍流燃烧时可以忽略不计。

以上六篇论文从理论和数值两方面探讨了预混湍流燃烧的基本问题。湍流对菜籽油甲酯与柴油混合物部分预混火焰燃烧性能的影响”是一项旨在利用替代生物燃料油菜籽甲酯(CME)开发清洁燃烧技术的应用实验研究的一个例子。本文报告了湍流对CME和柴油混合燃料部分预混火焰排放影响的实测数据。

安德烈·n·Lipatnikov
Alexey a Burluka
达也长谷川
弗拉基米尔·a·Sabel 'nikov

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