布洛赫边界条件

周期性重复几何(例如环形燃烧室)通常可以简化为单个扇区以进行模拟。Simcenter STAR-CCM+ 在周期交界面处提供布洛赫边界条件,以降低确定热声学模态的计算成本。

布洛赫定理

布洛赫发现,周期势中薛定谔方程的求解可以表示为由周期函数 [894] 调制的平面波的形式。从那时起,布洛赫定理被用于为简化模型提供周期交界面处的边界条件,以模拟周期介质中波状现象的传播 [917][895]。这些周期介质中产生的波称为布洛赫波。

环形燃烧室

环形燃烧器由一组沿周向均匀分布的相同燃烧器组成。由于旋转对称,整个环形燃烧器只需通过一个扇区进行建模,并在周期交界面上应用布洛赫定理。通过应用布洛赫定理,具有 N 燃烧器的环形燃烧室的周期性交界面处边界网格单元处的压力表示为 [912]的形式:
p ^ b ( φ b + 2 π / N ) = e i ⁢ b 2 π N p ^ b ( φ b )
(4939)
其中:
  • φ b 为边界网格单元的方位角。
  • p ^ b ( φ b ) 为边界网格单元处的声压。
  • b 为布洛赫波数。
布洛赫波数 b 取值为 0、±1…±( N ⁄2-1)、± N ⁄2(对于 N 的偶数值),取值为 0、±1…±(( N -1)⁄2-1)、±( N -1)⁄2(对于 N 的奇数值)。
反射对称
如果燃烧器是反射对称的,则只需为正布洛赫波数求解噪声波方程 Eqn. (4904),因为:
p ^ − b = p ^ b
(4940)
通过模拟一个燃烧器,在完整几何中的任何方位角的声压均可通过以下方程重构 [912]:
p ^ b ( φ + k 2 π / N ) = e i ⁢ b k 2 π N p ^ b ( φ )
(4941)
其中, φ 是模拟燃烧器内的方位角, p ^ b ( φ ) 是声压, k 是从 1 到 N − 1 的任何整数。