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Effects of Electric Fields on tuRbulent Combustion

Projektbeschreibung

Modellierungen werfen ein neues Licht auf die Interaktion zwischen elektrischen Feldern und der turbulenten Verbrennung

Das Anlegen eines externen elektrischen Felds hat sich als effektive Methode erwiesen, Verbrennungsvorgänge sowohl in kleinen Brennern als auch in Anlagen im industriellen Maßstab unter Kontrolle zu halten. Allerdings sind die Mechanismen der Interaktion zwischen den reagierenden Strömungen und dem elektrischen Feld noch nicht vollständig ergründet. Das EU-finanzierte Projekt EnFoRCe wird das Verhalten einer turbulent reagierenden Mischungsschicht untersuchen, die unter dem Einfluss eines externen elektrischen Felds steht. Diese Untersuchung wird mithilfe eines quelloffenen Lösers für die aufgabenbasierte Forschung im Hyperschallbereich durchgeführt werden, der effizient computergestützte Simulationen der reagierenden Strömungen durchführen kann, indem er Regent einsetzt, eine Programmiersprache, die entwickelt wurde, um optimale Leistungen auf heutigen Hochleistungscomputern mit heterogener Architektur zu erzielen. Die Ergebnisse der Simulationen werden Forschenden ermöglichen, zu untersuchen, wie das elektrische Feld das thermochemische Feld in der turbulent reagierenden Schicht ändert, sowie wie sich die elektrische Kraft auf die statistischen Eigenschaften der Turbulenz auswirkt.

Ziel

"The application of an external electric field has proven to be a very effective way of controlling combustion. Laboratory test cases have shown that this technology is capable of controlling many aspects of premixed and non-premixed combustion in small burners as well as in industrial-scale systems. However, the fundamental aspects of this interaction between a reacting flow and an electric field remain mostly unknown and this prevents the application of this technology in industrial applications. The complexity of the required models and the large computational cost associated with the simulation of the electric response of a flame to an electric field have so far limited the numerical analysis of this type fo flows to one-dimensional and two-dimensional configurations taking into account only laminar flames. Considering that most of the industrial burners are operated in the turbulent regime, it appears necessary to shed light on the behavior of electrified flames at high Reynolds number. In this context, the present project proposes to study the behavior of a turbulent reacting mixing layer impinged by an external electric field using a detailed description of the reacting and transport phenomena involved in this flow. The calculation of this complex configuration will be allowed by the use of the parallel computing paradigm proposed with the ""Regent"" programming language recently developed at Stanford University. The result of these calculations will allow me to extensively define the modification induced by the imposed electric field on the thermochemical fields produced in the turbulent reacting layer as well as the impact of the electric force on the statistical properties of the turbulence. Moreover, the database obtained with these calculations will be used as a benchmark solution for the development and validation of a reduced-order model necessary for the calculation of electrified reacting flows in industrial applications."

Koordinator

CENTRE EUROPEEN DE RECHERCHE ET DEFORMATION AVANCEE EN CALCUL SCIENTIFIQUE
Netto-EU-Beitrag
€ 184 707,84
Adresse
AVENUE G CORIOLIS 42
31057 Toulouse Cedex
Frankreich

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Region
Occitanie Midi-Pyrénées Haute-Garonne
Aktivitätstyp
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Links
Gesamtkosten
€ 184 707,84