Comptes Rendus
no. 8-9
Significance of DNS in combustion science
[Signification des DNS en combustion]
Tadao Takeno1  ; Yasuhiro Mizobuchi2
1 Department of Mechanical Engineering, Meijo University, Tenpaku-ku, Nagoya 468-8502, Japan
2 Strategic Planning Division, Strategic Planning and Management Department, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Marunouchi Kitaguchi Building, 1-6-5 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8260, Japan
Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 8-9, pp. 517-522.

Les avancées récentes dans le domaine des calculs numériques nous procurent un nouvel outil scientifique pour appréhender les problèmes liés à la combustion, à savoir l'expérimentation numérique. Les auteurs ont réussi à produire par DNS (Simulations Numériques Directes) une flamme de jet d'hydrogène décollée du brûleur, en incluant des schémas détaillés de chimie et des propriétés exactes pour le transport. Ces simulations ont démontré clairement que la flamme n'est pas une flamme unique, mais une flamme complexe composée de trois éléments de flamme. Quelques aspects de ces éléments de flamme ont montré des propriétés comparables à celles des flammes laminaires, alors que d'autres se sont révélés comparables à la nature complexe et instationnaire des flammes turbulentes, qui ne peuvent pas être décrites par la théorie classique des flammes laminaires. Dans cet article, les problèmes rencontrés lors de telles études ont été identifiés et les directions à suivre pour de telles études sont suggérées, au travers d'études par DNS de flammes de jet d'hydrogène décollées du brûleur.

The recent advancement in numerical calculations provides us with a new scientific approach to combustion phenomena, that is, numerical experiment. The authors have succeeded in capturing a hydrogen jet lifted flame by DNS (Direct Numerical Simulation) approach with detailed chemistry and exact transport properties. The simulation made clear that the flame is not a single flame, but a complex flame composed of three flame elements. Some aspects of the flame elements showed the properties of laminar flames and some showed very complicated and unsteady nature of turbulent flames that cannot be described by the conventional laminar flame theory. In this article, the problems of this kind of study are identified and the direction of study is suggested throughout the DNS studies on the hydrogen jet lifted flame.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crme.2006.07.012
Keywords: Combustion, DNS, Hydrogen jet lifted flame
Mot clés : Combustion, Simulations Numériques Directes, Flamme de jet d'hydrogène décollée du brûleur
Tadao Takeno 1 ; Yasuhiro Mizobuchi 2

1 Department of Mechanical Engineering, Meijo University, Tenpaku-ku, Nagoya 468-8502, Japan
2 Strategic Planning Division, Strategic Planning and Management Department, Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Marunouchi Kitaguchi Building, 1-6-5 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8260, Japan 
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Tadao Takeno; Yasuhiro Mizobuchi. Significance of DNS in combustion science. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 334 (2006) no. 8-9, pp. 517-522. doi : 10.1016/j.crme.2006.07.012. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2006.07.012/

[1] Y. Mizobuchi; S. Tachibana; J. Shinjo; S. Ogawa; T. Takeno A Numerical Analysis on Structure of Turbulent Hydrogen Jet Lifted Flame, Proceedings of The Combustion Institute, vol. 29, The Combustion Institute, Pittsburgh, 2002, pp. 2009-2015

[2] Y. Mizobuchi; J. Shinjo; S. Ogawa; T. Takeno A Numerical Study on the Formation of Diffusion Flame Islands in a Turbulent Hydrogen Jet Lifted Flame, Proceedings of the Combustion Institute, vol. 30, The Combustion Institute, Pittsburgh, 2004, pp. 611-619

[3] J.D. Buckmaster; G. Joulin; P.D. Ronney Effects of heat loss on the structure and stability of flame balls, Combustion and Flame, Volume 79 (1990), pp. 381-392

[4] H. Yamashita; M. Shimada; T. Takeno A Numerical Study on Flame Stability at the Transition Point of Jet Diffusion Flames, Proceedings of the Combustion Institute, vol. 26, The Combustion Institute, Pittsburgh, 1996, pp. 27-34

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