Published February 1, 2002 | Version v1
Miscellaneous Open

A multilevel local mesh projection method for low Mach number reactive flows

Description

The isobar approximation for the System of the balance equations of mass, momentum, energy and chemical species is a suitable approximation to represent low Mach number reactive flows. In this approximation, which neglects acoustics phenomena, the mixture is hydrodynamically incompressible and the thermodynamic effects lead to an uniform compression of the System. We present a novel numerical scheme for this approximation. An incremental projection method, which uses the original form of mass balance equation, discretizes in time the Navier-Stokes equations. Spatial discretization is achieved through a finite volume approach on MAC-type staggered mesh. A higher order decentered scheme is used to compute the convective fluxes. We associate to this discretization a local mesh refinement method, based on Flux Interface Correction technique. A first application concerns a forced flow with variable density which mimics a combustion problem. The second application is natural convection with first small temperature variations and then beyond the limit of validity of the Boussinesq approximation. Finally, we treat a third application which is a laminar diffusion flame. For each of this test problems, we demonstrate the robustness of the proposed numerical scheme, notably for the density spatial variations. We analyse the gain in accuracy obtained with the local mesh refinement method. (author)

Abstract (French)

L'approximation isobare du systeme d'equations de bilan de masse, de quantite de mouvement, d'energie et des especes chimiques est une approximation appropriee pour represen ter les ecoulements reactifs a faible nombre de Mach. Dans cette approximation, qui neglige les phenomenes acoustiques, le melange est hydrodynamiquement incompressible et les effets thermodynamiques conduisent a une compression uniforme du systeme. Nous presentons une nouvelle methode numerique pour cette approximation. Une methode de projection incrementale, qui utilise la forme originale du bilan de masse, assure la discretisation temporelle des equations de Navier-Stokes. La discretisation spatiale est realisee avec une methode de volumes finis sur maillage decale de type MAC. Un schema de decentrement d'ordre eleve est utilise pour l'estimation des flux convectifs. Nous associons a cette discretisation, une methode de raffinement local multi-niveaux, basee sur l'approche de Correction en Flux a l'Interface. Une premiere application concerne un ecoulement force avec masse volumique variable donnee, imitant un probleme de combustion. La deuxieme application est le probleme de convection natu relle, tout d'abord pour de faibles variations de temperature puis au-dela de la limite de validite de l'approximation de Boussinesq. Enfin, la troisieme application est une flamme de diffusion laminaire. Pour chacun de ces cas-test, nous montrons la robustesse de la methode numerique proposee, notamment vis a vis des variations de la masse volumique. Et nous analysons le gain en precision obtenu par la methode de raffinement local multi-niveaux. (auteur)

Files

55013913.pdf

Files (7.5 MB)

Name Size Download all
md5:d987ad190e80bad08c488e25877558a0
7.5 MB Preview Download

Additional details

Additional titles

Original title (French)
Methode adaptative de raffinement local multi-niveaux pour le calcul d'ecoulements reactifs a faible nombre de Mach

Publishing Information

Imprint Pagination
146 p.
Report number
FRNC-TH--15335

Optional Information

Notes
59 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses