预混合的紊流火焰

预混气体湍流燃烧广泛应用于交通运输中的能量转换，例如汽车和轻型飞机的活塞式发动机、航空发动机加力燃烧器和固定发电，例如燃气轮机。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。为了在这一领域取得重大进展，必须对与预混湍流火焰有关的许多尚未解决的问题进行基础和应用研究。本特刊包含七篇论文，旨在有助于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使用这一过程。

自预混合湍流火焰研究的早期以来，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，但某些基本问题仍未得到解决，其中一些问题在前三篇文章中得到了解决。在一篇题为《反梯度输运条件下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(即燃烧产物向燃烧侧的输运)对完全发展的统计平稳、平面和一维湍流火焰中的燃烧速度的影响，本文从理论上分析了经典的学术问题。由放热引起的压力梯度引起)对燃烧速度的影响。特别地，它证明了，即使紊流标量输运在冷边界显示反梯度行为，“仍然存在观察稳定传播状态的可能性”。这篇题为《撞击喷射火焰的燃烧速率“也通过调用最近发展的这一现象的简单模型来处理反梯度紊流标量输运问题，以验证先前提出的基于理论考虑的紊流燃烧速度评估方法。本文还讨论了放热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，这突出了另一种效应，即膨胀，而不是反梯度传输。

直接数值模拟(Direct numerical simulation, DNS)是一种快速发展的强大的数值模拟工具，可用于湍流和湍流火焰的基础研究。本特刊包含三个与预混湍流燃烧的DNS有关的贡献。在一篇题为《湍流雷诺数对湍流预混燃烧细反应区位移速度统计的影响，分析了由不同雷诺数特征的预混湍流火焰获得的DNS数据库，以研究瞬时火焰锋的统计特性(其局部位移速度、表面密度、曲率、以及这些统计特性与雷诺数对其影响的关系。在一篇题为《湍流预混燃烧波纹焰区条件流体速度的统计: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，考虑了一个单一的DNS数据库，条件是未燃烧的混合物，或燃烧的混合物，或瞬时火焰前沿。特别地，研究表明，湍流火焰刷除前缘外，在未燃烧或未燃烧的前缘内的流速在湍流火焰刷的最大部分近似相等。在一篇题为《高湍流强度和体积黏度对预混甲烷火焰影响的直接数值模拟，报道了从高强度湍流预混火焰获得的DNS数据，认为与氢-空气火焰相反，体积粘度对甲烷-空气火焰的影响很小，在碳氢-空气混合物湍流燃烧的DNS研究中可以忽略。

以上六篇论文分别从理论上和数值上讨论了预混湍流燃烧的基本问题，湍流对油菜籽甲酯与柴油部分预混火焰燃烧性能的影响是一个应用实验研究的例子，旨在利用替代生物燃料油菜甲酯(CME)开发清洁燃烧技术。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测量数据。

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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