普林斯頓大學(xué)研究人員的新模型可以準(zhǔn)確有效地預(yù)測(cè)湍流火焰的穩(wěn)定性。

普林斯頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新模型，該模型將使工程師能夠以比以前所需的計(jì)算能力低得多的計(jì)算能力準(zhǔn)確預(yù)測(cè)燃燒過(guò)程的特征。新模型打破了高效但狹義有用的模型與通用性強(qiáng)但計(jì)算量大的模型之間的長(zhǎng)期權(quán)衡問(wèn)題。

工程師依靠仿真來(lái)設(shè)計(jì)效率更高，排放更低的發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)和火箭，或者預(yù)測(cè)火勢(shì)蔓延。到目前為止，他們有兩種選擇來(lái)預(yù)測(cè)在這種情況下燃料將燃燒。他們可以使用準(zhǔn)確但運(yùn)行成本很高的模型，因此對(duì)于許多用途來(lái)說(shuō)不切實(shí)際?；蛘?，他們可以使用更快，更便宜的燃燒模型，但通常用處不大，因?yàn)樗麄円蠊こ處熒踔猎谶\(yùn)行模擬之前就了解燃燒系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)。

普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空工程副教授邁克爾·穆勒說(shuō)：“只有那些模型。”

現(xiàn)在，穆勒(Mueller)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種新的燃燒建模方法，該方法將計(jì)算昂貴的模型的嚴(yán)格性和通用性與簡(jiǎn)化模型的計(jì)算速度和效率結(jié)合在一起。

Mueller的團(tuán)隊(duì)在《燃燒學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表的兩篇論文中，描述了他們對(duì)燃燒建模的新方法。穆勒實(shí)驗(yàn)室的研究生，論文的合著者克里斯蒂安·萊西(Cristian Lacey)說(shuō)，這項(xiàng)工作不僅是改進(jìn)的燃燒模型的結(jié)合，而且是在燃燒模擬軟件中實(shí)現(xiàn)模型的全新方法。

新模型可以有效地預(yù)測(cè)湍流火焰的穩(wěn)定性，這是受燃料-空氣混合影響的溫度突然升高的位置。圖片來(lái)源：普林斯頓大學(xué)

萊西解釋說(shuō)，計(jì)算上昂貴的模型通過(guò)求解燃燒中所有化學(xué)物質(zhì)(稱為化學(xué)物種)的方程來(lái)工作。通常，這些運(yùn)算會(huì)運(yùn)行成千上萬(wàn)個(gè)方程，這會(huì)使仿真的計(jì)算量極大，而典型的仿真通常需要在數(shù)千個(gè)處理器上花費(fèi)幾天或幾周的時(shí)間。

萊西說(shuō)：“但是，相反，這些化學(xué)物種的進(jìn)化可以歸納為幾個(gè)變量。” “挑戰(zhàn)在于識(shí)別這些變量以及詳細(xì)的化學(xué)成分如何取決于這些變量，我們稱之為“歧管”。