Данная работа посвящена численному моделированию распространения ламинарного пламени в заранее подготовленной смеси. Были использованы методы TFM (модель утолщенного пламени), и метод динамической адаптации сетки. Основные результаты заключаются в выработке методики вычислений, обеспечивающей согласие расчётной скорости распространения пламени в цилиндрическом канале, заполненном смесью этилена и воздуха, с опубликованными результатами измерений. Задачи, решённые в данной работе: – Аналитический обзор опубликованных работ по численному моделированию распространения ламинарного пламени по газовой смеси (в том числе: приближённые методы численного моделирования при недостаточном сеточном разрешении; описание, реализация и примеры применения модели TFM; примеры трёхмерных расчётов). – Анализ чувствительности результатов расчётов к сеточному разрешению. Применение модели TFM. Автоматическая адаптация сетки. Отработка методики вычислений. – Численные расчёты распространения пламени с помощью Ansys Fluent. Сравнение с опубликованными результатами расчётов и экспериментальными данными для скорости ламинарного пламени. – Анализ устойчивости фронта пламени. Роль теплового излучения. – Сравнение глобальных и многостадийных химических механизмов. – Выработка рекомендаций по выполнению вычислений при недостаточном сеточном разрешении. Необходимость трехмерных расчетов ламинарного пламени в заранее подготовленной смеси обосновано анализом при обработке результатов космического эксперимента. Во введении изложена актуальность работы, сформулированы цель и задачи данной работы. В первой главе приводится обзор литературы о ламинарном пламени в заранее подготовленной смеси, примеры его численного моделирования. Во второй главе даётся описание приближенных методов численного моделирования при недостаточном сеточном разрешении. В третьей главе приведено описание пакета ANSYS Fluent. В четвертой главе показаны и проанализированы основные результаты работы. Работа выполнена в составе научной группы «Горючесть материалов и моделирование пожара» кафедры «Гидроаэродинамика, горение и теплообмен» Института прикладной математики и механики СПбПУ. Вычислительные ресурсы предоставлены суперкомпьютерным центром «Политехнический» (СПбПУ).

This work is devoted to the numerical simulation of the propagation of a laminar flame in a pre-prepared mixture. Methods of TFM (Thickened Flame Model) and Dynamic Mesh Adaptation were used. The main results are in the development of a calculation technique that ensures the agreement of the calculated flame propagation velocity in a cylindrical channel filled with a mixture of ethylene and air with the published measurement results. The tasks solved in this work: - Analytical review of published works on numerical modeling of the propagation of a laminar flame through a gas mixture (including: approximate methods of numerical modeling with insufficient grid resolution; description, implementation and examples of the application of the TFM model; examples of three-dimensional calculations). - Analysis of the sensitivity of the calculation results to the grid resolution. Application of the TFM model. Automatic mesh adaptation. Development of calculation methods. - Numerical calculations of flame spread using Ansys Fluent. Comparison with published calculation results and experimental data for the laminar flame velocity. - Analysis of the stability of the flame front. The role of thermal radiation. - Comparison of global and multistage chemical mechanisms. - Development of recommendations for performing computations with insufficient grid resolution. The introduction describes the relevance of the work, formulates the goal and objectives of this work. The first chapter provides a review of the literature on laminar flame in a premixed mixture, examples of its numerical simulation. In the second chapter, a description of approximate methods of numerical simulation with insufficient grid resolution is given. The third chapter describes the ANSYS Fluent package. The fourth chapter shows and analyzes the main results of the work. The work was carried out as part of the scientific group "Combustibility of Materials and Fire Modeling" of the Department of "Hydroaerodynamics, Combustion and Heat Transfer" of the Institute of Applied Mathematics and Mechanics of SPbPU. Computing resources were provided by the Polytechnic Supercomputer Center.