Creating Three-Dimensional Fundamental Flame Database Using Novel Diagnostics

使用新颖的诊断创建三维基本火焰数据库

基本信息

  • 批准号:
    1839603
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-01 至 2024-02-29
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Many open questions remain in the study of turbulent combustion, hindering the design of next-generation energy systems. A key gap in our knowledge is the lack of proper experimental data that can be used to validate and inspire predictive models. Due to the inherent three-dimensional (3D) spatial structures of practical turbulent flames, instantaneous 3D measurements of fundamental flame properties have been long desired for use in model development. However, existing experimental efforts are predominately limited to obtaining data at a point, along a line, or across a 2D plane. This project is to develop novel diagnostics that can enable 3D measurements in flames. These valuable experimental data will be used for model validation and development. The knowledge generated in this project will help with the design and optimization of propulsion and energy systems utilizing combustion. Additional efforts in this project include establishing collaborations across boundaries of disciplines and institutions as well as engaging industry to accelerate technology transfer.Turbulent combustion is governed by the intricate interactions between chemical reactions and turbulence. Such interactions inherently occur in 3D, and consequently measurements that can resolve the variations of combustion properties in all three dimensions have long been desired. This project will address this long-standing need with a two-phase plan. In the first phase, the team will investigate and utilize three novel 3D diagnostic techniques, including high resolution tomography, machine learning assisted diagnostics, and hybrid 3D diagnostics. In the second phase, the team will apply these new diagnostics to obtain 3D measurements of fundamental combustion properties in canonical turbulent flames. The target properties include 3D flame topography and 3D-3-component velocity. Both are crucial for understanding turbulent flame dynamics and improving model accuracy. This research is highly interdisciplinary and can contribute to fundamental combustion science, optical diagnostics, and computational modeling.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
在湍流燃烧的研究中仍然存在许多开放问题,从而阻碍了下一代能源系统的设计。我们所知的一个关键差距是缺乏适当的实验数据,这些数据可用于验证和激发预测模型。由于实际湍流火焰的固有三维(3D)空间结构,因此长期以来一直在模型开发中使用基本火焰特性的瞬时3D测量。但是,现有的实验努力主要限于沿着一条线或跨2D平面在某个点获得数据。该项目是为了开发可以在火焰中实现3D测量的新型诊断。这些有价值的实验数据将用于模型验证和开发。该项目中产生的知识将有助于利用燃烧的推进和能源系统的设计和优化。该项目的额外努力包括建立跨学科和机构边界的合作,以及引人入胜的行业加速技术转移。扰动燃烧受化学反应与湍流之间的复杂相互作用的控制。这种相互作用固有地发生在3D中,因此长期以来一直需要在所有三个维度中解决燃烧性能的变化的测量结果。该项目将通过两阶段计划满足这一长期需求。在第一阶段,团队将调查并利用三种新颖的3D诊断技术,包括高分辨率断层扫描,机器学习辅助诊断和混合3D诊断。在第二阶段,团队将应用这些新诊断,以获得规范湍流火焰中基本燃烧性能的3D测量。目标属性包括3D火焰地形和3D-3组分速度。两者对于理解湍流火焰动力学和提高模型精度至关重要。这项研究是高度跨学科的,可以为基本燃烧科学,光学诊断和计算建模做出贡献。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的智力优点和更广泛影响的评估审查标准来通过评估来获得支持的。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Correction of Beam Steering for Optical Measurements in Turbulent Reactive Flows
湍流反应流中光学测量的光束转向校正
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ke Zhou, Lin Ma
  • 通讯作者:
    Ke Zhou, Lin Ma
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    Lu-Lu Hao;Qiang Wang;Derek A. Wyman;Lin Ma;Jun Wang;Xiao-Ping Xia;Quan Ou
  • 通讯作者:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 资助金额:
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了