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Simulation of vortex shedding behind a bluff body flame stabilizer using a hybrid U-RANS/PDF method

Acta Mechanica Sinica 2012年第2期28卷 348-358页

作者： Min-Ming Zhu Ping-Hui Zhao Hai-Wen Ge Yi-Liang Chen Department of Thermal Science and Energy Engineering University of Science and Technology of China230027 HefeiChina Engine Research Center University of Wisconsin-Madison1500 Engineering DriveMadisonWI 53706USA

The present study aims at the investigation of the effects of turbulence-chemistry interaction on combus- tion instabilities using a probability density function （PDF） method. The instantaneous quantities in the flow field were decomposed into the Favre-averaged variables and the stochastic fluctuations, which were calculated by unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes （U-RANS） equations and the PDF model, respectively. A joint fluctuating velocity- frequency-composition PDF was used. The governing equa- tions are solved by a consistent hybrid finite volume.Monte- Carlo algorithm on triangular unstructured meshes. A non- reacting flow behind a triangular-shaped bluff body flame stabilizer in a rectilinear combustor was simulated by the present method. The results demonstrate the capability of the present method to capture the large-scale coherent struc- tures. The triple decomposition was performed, by divid- ing the coherent Favre-averaged velocity into time-averaged value and periodical coherent part, to analyze the coherent and incoherent contributions to Reynolds stresses. A sim- ple modification to the coefficients in the turbulent frequency model will help to improve the simulation results. Unsteady flow fields were depicted by streamlines and vorticity con- tours. Moreover, the association between turbulence produc- tion and vorticity saddle points is illustrated.

关键词： Vortex shedding PDF method Unsteady RANS finite volume. bluff bodies

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