Comparison of transported scalar PDF and velocity-scalar PDF approaches to ‘Delft flame III’

Numerical simulation results are presented for the turbulent piloted jet diffusion flame ‘Delft Flame III’. In this flame, which is one of the target flames of the International Workshop on Measurements and Computations of Turbulent Nonpremixed Flames (TNF), effects of turbulence-chemistry interaction are strong and modelling the turbulence-chemistry interaction is a challenge. After an outline of the theoretical framework, a comparison is presented of results with on the one hand the velocity-scalar transported probability density function (PDF) approach with reduced chemistry (ILDM) and on the other hand the scalar PDF approach with detailed chemistry (C1-mechanism). The same micromixing model (modified coalescence-dispersion model, CD) is used in both studies. The reasons for the significantly better prediction of the mean temperature field by the scalar PDF calculations are discussed. Results of other micromixing models are briefly mentioned. To cite this article: D. Roekaerts et al., C. R. Mecanique 334 (2006).

RésuméDes résultats de simulation numérique sont présentés pour la flamme de diffusion pilotée « Delft III ». Dans cette flamme, qui constitue l'un des cas tests pour le International Workshop on Measurements and Computations of Turbulent Nonpremixed Flames (TNF), les effets de l'interaction entre la turbulence et les processus liés à la chimie sont forts et la modélisation de ces interactions constitue donc un challenge. Après avoir exposé le contexte théorique, nous présenterons la comparaison des résultats obtenus avec d'une part une approche basée sur l'équation d'évolution de la densité de probabilité (PDF) jointe vitesse-scalaire associée à un schéma chimique réduit (ILDM) et d'autre part une approche basée sur la PDF du scalaire associée à un schéma chimique détaillé (mécanisme C1). Le même modèle de micro-mélange (modèle modifié de dispersion-coalescence, CD) est utilisé dans les deux approches. Les raisons qui conduisent à une amélioration considérable du champ de température moyenne lorsque l'on effectue des calculs basés sur la PDF du scalaire sont discutées. Les résultats obtenus avec d'autres modèles de micro-mélange sont brièvement mentionnés. Pour citer cet article : D. Roekaerts et al., C. R. Mecanique 334 (2006).