Turbulent combustion modelling of fuels using LES/FDF with isat and LS2T
LES/FDF ve LS2T modelleri kullanılarak türbülanslı yanma modellemesi
- Tez No: 731287
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN BEDİR, PROF. DR. SALİM KUNT ATALIK, PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 251
Özet
Yüksek doğruluklu türbülans modellerine ve ayrıntılı kimyaya sahip yanma simülasyonları, zaman ölçeğindeki yayılım ve küçük integrasyon adımlarının toplam maliyeti nedeniyle ortaya çıkan yüksek hesaplama gücüne gereksinim duyar. Yerel öz-benzerlik tablosu (LS2T) adı verilen bir hibrit reaksiyon mekanizması indirgeme yöntemi kullanılarak hesaplama gücündeki artıştan kaçınılabilir. LS2T, birkaç baskın tür reaksiyonunu doğrudan çözerken ve diğer türlerin baskın olanlar üzerindeki etkilerini önceden hesaplanmış tablolardan veri alarak hesaplar. Bu çalışma, LS2T yönteminin farklı yakıtlar ve yanma fiziği ile yüksek doğrulukta 3B yanma simülasyonlarına uygulanmasına dayanmaktadır. Yöntemi sınamak amacıyla seçilen test koşulları, önceden karıştırılmış metan yanması olan Sandia Flame-D ve önceden karıştırılmamış n-dodekan yanması olan Sandia Spray-A'dır. Yanma simülasyonları, simülasyonun doğruluğunu artırmak ve herhangi bir ilave reaksiyon modelinin kullanılmasını önlemek için türbülans çözücü olarak büyük girdap benzeşim yöntemi (LES) ve türlerin taşınımı için taşınan olasılık yoğunluk işlevi (TPDF) kullanır. Bu çalışma, 3B yanma problemine LS2T yaklaşım uygulamasının Sandia Flame-D simülasyonu kullanılarak yapılmış ilk örneğidir. Aynı zamanda bu çalışma 3B çözümlenmiş bir alanda LES ve TPDF kullanılarak yürütülen ilk Spray-A simülasyonunu da içermektedir. Tez raporu, hem test senaryolarının hem de uygulanan kimya azaltma tekniklerinin LES yanma analizleriyle ilgili geniş literatür araştırmasını, kullanılan tüm fizik çözüm yöntemlerinin ardındaki ayrıntılı bir teoriyi, çalışma için uygulanan hesaplama yöntemlerini, 0B ve 3B analiz sonuçları ve ilgili tartışmalarını içerir. Sonuçlar, LS2T yönteminin kullanılmasıyla, kabul edilebilir bir hesaplama yükü ile yüksek doğruluk elde etmenin ve ayrıntılı kimyaya benzer sonuçlar üretmenin mümkün olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Combustion simulations with high fidelity turbulence models and detailed chemistry may suffer from high computational power requirements due to the combined cost of time-scale dissipation and small integration steps. Such a limitation can be avoided by employing a hybrid reaction mechanism reduction method called local self-similarity tabulation (LS2T). LS2T directly solves several dominant species reactions and incorporates the effects of other species on dominant ones by data retrieval from pre-calculated tables. This study is based on the application of the LS2T method to high fidelity 3D combustion simulations with different fuels and combustion physics. The test cases that are selected for demonstration purposes are Sandia Flame-D, the premixed methane combustion, and Sandia Spray-A, the non-premixed n-dodecane combustion. The combustion simulations use large eddy simulation (LES) as turbulence solver and transported probability density function (TPDF) for species transport, to increase the accuracy of the simulation and avoid the use of any additional reaction model. This study is the first demonstrator of LS2T approach application to 3D combustion problem with Sandia Flame-D simulation and it is also the very first Spray-A simulation that is executed using LES and TPDF in a 3D resolved domain. The report consists of wide literature research regarding the LES combustion analyses of both test cases and chemistry reduction techniques applied, a detailed theory behind all the physics solution methods used, the computational methods implemented for the study, results, and discussions of the 0D and 3D simulations. The results show that by the use of the LS2T method, it is possible to have high accuracy and generate results similar to the detailed chemistry while maintaining an acceptable computational effort.
Benzer Tezler
- Yüksek basınç püskürtmeli bir sıvı yakıt brülorünün yakıt sisteminin modellenmesi
Modelling of fuel system of a high pressure oil atomizing burner
F.MURAT GEDİK
- Investigation of bluff-body stabilized premixed flame dynamics using an in-house flow solver lestr3d
Küt cisim ile stabiılize edilmiş ön karışımlı alev dinamiklerinin özgün akış çözücüsü lestr3d ile incelenmesi
BURAKHAN ŞÜKÜROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Dizel içten yanmalı motorlarda silindir içerisindeki hava hareketlerinin incelenmesi
In-cylinder flow characterization of air in diesel internal combustion engines
CEM DEMİRKESEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNER ÇOLAK
- TLM16V185 tipi ağır iş dizel motoru için silindir içi akış yapısının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of in cylinder flow structure for TLM16V185 heavy duty diesel
EMRAH AYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
YRD. DOÇ. DR. HASAN KÖTEN
- Sıvı yakıtlı roket motorlarında çarpışmalı enjektörlerin atomizasyon karakteristiklerinin incelenmesi
Atomization characteristics of impinging-jet injectors in liquid rocket engines
BURAK CENİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SITKI USLU