A chemical time scale approach for FPI modeling

Julien Savre; Nicolas Bertier; Yves D'Angelo; Daniel Gaffié

doi:10.1016/j.crme.2008.10.005

A chemical time scale approach for FPI modeling

Presented by: Sébastien Candel

Julien Savre ¹ ; Nicolas Bertier ¹; Yves D'Angelo ²; Daniel Gaffié ¹

¹ ONERA, 29, avenue de la division Leclerc, 92240 Châtillon cedex, France
² INSA–CORIA, CNRS UMR 6614, 76801 Saint-Étienne-du-Rouvray, France

Comptes Rendus. Mécanique, Volume 336 (2008) no. 11-12, pp. 807-812.

Abstract
Résumé

In most reactive CFD codes, the set of resolved governing equations is not compatible with the original formulation of the “Flame Prolongation of ILDM” (so-called FPI) tabulation technique. In the absence of an explicit continuity equation, the total mass conservation may be expressed implicitly, through the transport of each species. The corresponding reaction rates are then to be evaluated in the FPI database. With this procedure, any chemical source term perturbation often results in very poor predictions of the flame inner structure. In the present work, we propose a chemical-time based formulation aimed at correcting the table interpolated species reaction rates. The very good agreement obtained by this modified approach on an elementary 1D premixed laminar flame bench-mark validates the effective improvement of the FPI model.

Au sein de la plupart des codes de simulation numérique, capables de décrire des écoulements réactifs à cinétique complexe, les équations résolues ne sont pas compatibles avec la formulation originale de la méthode de tabulation FPI. Ces équations imposent en effet que la totalité de la masse soit conservée via le transport des fractions massiques de chaque espèce pour lesquelles les taux de réaction doivent être évalués dans la base de données FPI. En procédant ainsi, toute perturbation des termes sources chimiques se traduit par une mauvaise représentation de la structure interne des flammes. Nous proposons ici une formulation corrigeant les taux de réaction des espèces interpolés dans la table, et qui améliore notablement l'utilisation de ce modèle dans les codes de simulation. Les bons résultats obtenus sur le cas élémentaire d'une flamme laminaire de prémélange monodimensionnelle tendent à valider l'efficacité de cette nouvelle approche.

Received: 2008-07-02
Accepted: 2008-10-13
Published online: 2008-11-01

DOI: 10.1016/j.crme.2008.10.005

Keywords: Combustion, Premixed flames, Reduced chemistry, Tabulation
Mots-clés : Combustion, Flammes prémélangées, Chimie réduite, Tabulation

Author's affiliations:

Julien Savre ¹; Nicolas Bertier ¹; Yves D'Angelo ²; Daniel Gaffié ¹

¹ ONERA, 29, avenue de la division Leclerc, 92240 Châtillon cedex, France
² INSA–CORIA, CNRS UMR 6614, 76801 Saint-Étienne-du-Rouvray, France

@article{CRMECA_2008__336_11-12_807_0,
     author = {Julien Savre and Nicolas Bertier and Yves D'Angelo and Daniel Gaffi\'e},
     title = {A chemical time scale approach for {FPI} modeling},
     journal = {Comptes Rendus. M\'ecanique},
     pages = {807--812},
     publisher = {Elsevier},
     volume = {336},
     number = {11-12},
     year = {2008},
     doi = {10.1016/j.crme.2008.10.005},
     language = {en},
}

TY  - JOUR
AU  - Julien Savre
AU  - Nicolas Bertier
AU  - Yves D'Angelo
AU  - Daniel Gaffié
TI  - A chemical time scale approach for FPI modeling
JO  - Comptes Rendus. Mécanique
PY  - 2008
SP  - 807
EP  - 812
VL  - 336
IS  - 11-12
PB  - Elsevier
DO  - 10.1016/j.crme.2008.10.005
LA  - en
ID  - CRMECA_2008__336_11-12_807_0
ER  -

%0 Journal Article
%A Julien Savre
%A Nicolas Bertier
%A Yves D'Angelo
%A Daniel Gaffié
%T A chemical time scale approach for FPI modeling
%J Comptes Rendus. Mécanique
%D 2008
%P 807-812
%V 336
%N 11-12
%I Elsevier
%R 10.1016/j.crme.2008.10.005
%G en
%F CRMECA_2008__336_11-12_807_0

Julien Savre; Nicolas Bertier; Yves D'Angelo; Daniel Gaffié. A chemical time scale approach for FPI modeling. Comptes Rendus. Mécanique, Volume 336 (2008) no. 11-12, pp. 807-812. doi : 10.1016/j.crme.2008.10.005. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/mecanique/articles/10.1016/j.crme.2008.10.005/

References
Cited by

[1] U. Maas; S.B. Pope Combustion and Flame, 88 (1992), pp. 239-264

[2] U. Maas, S.B. Pope, in: Twenty-fifth Symposium (International) on Combustion, 1994, pp. 1349–1356

[3] J.A. Van Oeijen, PhD Thesis, Technische Universiteit Eindhoven, 2002

[4] O. Gicquel; N. Darabiha; D. Thévenin Proceedings of the Combustion Institute, 28 (2000), pp. 1901-1908

[5] R.J. Kee, J.F. Grcar, M.D. Smooke, J.A. Miller, Technical report, CHEMKIN SAND85-8240, 1985

[6] V. Giovangigli Multicomponent Flow Modeling, Birkhäuser, 1999

[7] N. Bertier, PhD Thesis, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, 2006

[8] B. Fiorina; R. Baron; O. Gicquel; D. Thévenin; S. Carpentier Combustion Theory and Modeling, 7 (2003), pp. 449-470

[9] L.P.H. De Goey; J.H.M. Ten Thije Boonkkamp Combustion and Flame, 119 (1999), pp. 253-271

[10] T. Lovas; D. Nilsson; F. Mauss Proceedings of the Combustion Institute, 28 (2000), pp. 1809-1815

[11] S. Rao; S.J. Rutland Combustion and Flame, 133 (2003), pp. 189-191

[12] M.D. Smooke; V. Giovangigli Formulation of the premixed and non premixed test problems (M.D. Smooke, ed.), Reduced Kinetic Mechanisms and Asymptotic Approximations for Methane–Air Flames, Springer-Verlag, Berlin, 1991

[13] J. Galpin; A. Naudin; L. Vervisch; C. Angelberger; O. Colin; P. Domingo Combustion and Flame, 155 (2008), pp. 247-266

Cited by Sources:

Comments - Policy