Mesh-free methods for turbulent reacting flows: the next generation of DNS
用于湍流反应流的无网格方法:下一代 DNS
基本信息
- 批准号:EP/W005247/2
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2024
- 资助国家:英国
- 起止时间:2024 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The direct numerical simulation (DNS) of turbulence and related phenomena, e.g. combustion, remains one of the great challenges in the mathematical and physical sciences. The range of length- and time-scales involved is significant, with extremely fast, finely structured, many-species reaction processes interacting non-linearly with large-scale turbulent motions. High-order numerical methods can provide efficient resolution but current approaches are based on high-order finite differences or (pseudo-)spectral methods, which are not well suited to complex geometries, and hence the study of real turbulence applications is very limited. The development of high-order numerical schemes for non-trivial geometries is of clear benefit to the numerical modelling and combustion communities. The aim of this project is to develop a promising new mesh-free framework for high-order DNS of turbulent reacting flows in arbitrarily complex geometries. Very recent developments of a high-order mesh-free method - the Local Anisotropic Basis Function Method (LABFM) - show promise in providing considerable geometric flexibility as well as high-order accuracy (e.g. 10th order in space). The intention of this feasibility study is to lay the foundations for the next generation of DNS codes, in a meshless framework, enabling simulations of flame-turbulence-structure interactions hitherto impossible. In the longer term this will result in a greater understanding, both fundamental and in application, of turbulent reacting flows, and will support the development of related technologies, such as hydrogen production at scale, cleaner combustion, and low calorific gas utilisation.
湍流和相关现象的直接数值模拟(DNS),例如燃烧,仍然是数学和物理科学中的巨大挑战之一。涉及的长度和时间尺度范围很大,极快、结构精细、多物种的反应过程与大规模湍流运动非线性相互作用。高阶数值方法可以提供有效的分辨率,但当前的方法基于高阶有限差分或(伪)谱方法,不太适合复杂的几何形状,因此对真实湍流应用的研究非常有限。针对重要几何形状的高阶数值方案的开发对于数值建模和燃烧界具有明显的好处。该项目的目的是开发一种有前景的新型无网格框架,用于任意复杂几何形状的湍流反应流的高阶 DNS。高阶无网格方法的最新发展 - 局部各向异性基函数方法 (LABFM) - 显示出提供相当大的几何灵活性以及高阶精度(例如空间中的 10 阶)的前景。这项可行性研究的目的是在无网格框架中为下一代 DNS 代码奠定基础,从而能够模拟迄今为止不可能的火焰-湍流-结构相互作用。从长远来看,这将导致人们对湍流反应流的基础和应用有更深入的了解,并将支持相关技术的开发,例如大规模制氢、清洁燃烧和低热值气体利用。
项目成果
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