LES-Lagrangian-particles-simulation of turbulent reactive flows at high Sc number using approximate deconvolution model

T. Watanabe, K. Nagata
LES-Lagrangian-particles-simulation of turbulent reactive flows at high Sc number using approximate deconvolution model
AIChE Journal 62(8) 2912-2922 2016

This article may be found at https://doi.org/10.1002/aic.15261.

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Abstract

Large eddy simulation (LES) with the approximate deconvolution model is combined with Lagrangian particles simulation (LPS) for simulating turbulent reactive flows at high Schmidt numbers Sc. The LES is used to simulate velocity and nonreactive scalar while reactive scalars are simulated by the LPS using the mixing volume model for molecular diffusion. The LES–LPS is applied to turbulent scalar mixing layers with a second-order isothermal irreversible reaction at Sc = 600. The mixing volume model is implemented with the IEM, Curl's, and modified Curl's mixing schemes. The mixing volume model provides a correct decay rate of nonreactive scalar variance at high Sc independently of the number of particles. The statistics in the LES–LPS with the IEM or modified Curl's mixing scheme agree well with the experiments for both moderately-fast and rapid reactions. However, the LPS with the Curl's mixing scheme overpredicts the effects of the rapid reaction. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 2912–2922, 2016

日本語訳 (DeepL翻訳)

近似デコンボリューションモデルを用いた高Sc数反応性乱流のLES-ラグランジュ-粒子法によるシミュレーション

近似デコンボリューションモデルを用いたラージ・エディ・シミュレーション（LES）とラグランジュ粒子シミュレーション（LPS）を組み合わせ、高シュミット数Scの反応性乱流のシミュレーションを行う。LESは速度と非反応性スカラーを、LPSは分子拡散の混合体積モデルを使って反応性スカラーを計算するために使用される。LES-LPSは、Sc=600の2次等温不可逆反応を伴う乱流スカラー混合層に適用される。混合体積モデルは、IEM、Curlの混合スキーム、および修正Curlの混合スキームで実装されている。混合体積モデルは、粒子数に依存せず、高Scにおける非反応性スカラー分散の正確な減衰率を提供する。IEMあるいは修正Curl混合スキームを用いたLES-LPSの統計量は、中速反応と高速反応の両方において実験とよく一致した。しかし、Curlの混合スキームを用いたLPSは、急速な反応の影響を過剰に予測する。

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