Numerical simulation of laminar flame propagation

Authors

  • A.A. Zotkevich

Keywords:

laminar flame
adaptive grids
explicit schemes

Abstract

A new laminar flame simulation algorithm is proposed. The main idea is to compute the grid enthalpy on a coarse grid different from the concentration computed on a fine grid. The efficiency of the new algorithm is illustrated. In addition, the exponent tabulation and the OpenMP parallelization efficiency are analyzed. Some aspects of algorithmic and software realization of the laminar flame simulation are also described. The structure of the spatial grid in use is discussed. The work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (project N 07–01–00164).

New computational technologies

Downloads

Published

2020-11-10

Issue

Vol. 10 (2009): Issue 2.

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biography

A.A. Zotkevich

The Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of SB RAS (ICM&MG SB RAS)
• Researcher

References

  1. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвеладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980.
  2. Spalding D.B. Theoretical aspect of flame stabilization // Aircraft. Eng. 1953. 25, N 295. 264-276.
  3. Мержанов А.Г., Хайкин Б.И., Шкадинский К.Г. Установление стационарного распространения пламени при зажигании газа накаленной поверхностью // Прикл. мех. техн. физ. 1969. № 5. 42-48.
  4. Шкадинский К.Г. О разностном счете задач зажигания и горения с учетом диффузии и гидродинамики // Физ. горения и взрыва. 1969. 5, № 2. 264-272.
  5. Демин М.М., Мажукин В.И., Шапранов А.В. Метод динамической адаптации в проблеме ламинарного горения // Журн. вычисл. матем. и матем. физ. 2001. 41, № 4. 648-661.
  6. Aly S.L., Simpson R.B., Hermance C.E. Numerical solution of the two-dimensional premixed laminar flame equations // AIAA J. 1979. 17. 56-63.
  7. Winters K.H., Rae J., Jackson C.P., Cliffe K.A. The finite element method for laminar flow with chemical reactions // Int. J. Numer. Methods Eng. 1981. 17. 239-253.
  8. Braack M., Becker R., Rannacher R., Warnatz J. An adaptive finite element method for combustion problems // Proc. 3-d Summer Conf. Numer. Modelling in Cont. Mechanics. Prague, 1998. 91-100.
  9. Рычков А.Д., Шокина Н.Ю. Математические модели фильтрационного горения и их приложения // Вычисл. технологии. 2003. 8, спец. вып., часть 2. 124-144.
  10. Graziadei M. Using local defect correction for laminar flame simulation by Marialuce Valentina Graziadei. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2004.
  11. Ten Thije Boonkkamp J.H. M., Rook R., Mattheij R.M. M. A multi-level local defect correction technique for laminar flame simulation. CASA Report N 07-27. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, 2007.
  12. Braack M. An adaptive finite element method for reactive-flow problems. Ph.D. Thesis. Ruprecht-Karls University of Heidelberg, 1998.
  13. Зоткевич А.А. Численное моделирование распространения фронта пламени в двумерном случае // Тр. конференции молодых ученых. Новосибирск: ИВМиМГ СО РАН, 2004. 61-67.
  14. Лаевский Ю.М., Банушкина П.В. Составные явные схемы // Сиб. журн. вычисл. матем. 2000. 3, № 2. 165-180.
  15. Banushkina P.V., Laevsky Yu.M. Multi-level explicit schemes and their stability // Rus. J. Numer. Anal. Math. Model. 2001. 16, N 3. 215-233.
  16. Зоткевич А.А., Лаевский Ю.М. Об одном классе двухуровневых явных схем // Сибир. журн. вычисл. матем. 2002. 5, № 2. 163-173.
  17. Зоткевич А.А., Лаевский Ю.М. Численное моделирование распространения ламинарного пламени на основе двухуровневых явных схем // Вычисл. технологии. 2006. 11, № 6. 31-43.
  18. Sander I.A. The program of Delaunay triangulation construction for the domain with the piecewise smooth boundary // Bull. of the Novosibirsk Computing Center. 1998. Ser.: Numerical Analysis. Issue 8. 71-79.
  19. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. М.: Мир, 1980.
  20. Лаевский Ю.М. Метод конечных элементов решения многомерных параболических уравнений. Новосибирск: Изд-во НГУ, 1993.
  21. http://www.intel.com/cd/software/products/asmo-na/eng/266853.htm