विमान इंजन कंबस्टियन चेम्बर के एयरोडाइनैमिक प्रदर्शन पर बड़ी एडी सिमुलेशन आधारित शोध प्रगति

विमान इंजन कंबस्टियन चेम्बर के एयरोडाइनैमिक प्रदर्शन पर बड़ी एडी सिमुलेशन आधारित शोध प्रगति

ज्वाला चेम्बर एक हवाई जहाज़ के इंजन की मुख्य संरचनाओं में से एक है, और ज्वाला चेम्बर की वायुगतिकी प्रदर्शन इंजन के पूरे प्रदर्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इंजन के लिए ज्वाला चेम्बर के बढ़ते तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, ज्वाला चेम्बर के अंदर का ज्वाला संगठन ढंग और प्रवाह विशेषताएं बहुत जटिल हो गई हैं। डिफ्यूज़र के धीमा करने और दबाव बढ़ाने की प्रक्रिया में मजबूत विपरीत दबाव ढाल के तहत प्रवाह विभाजन का सामना कर सकती है; वायुप्रवाह एक बहु-स्तरीय घूर्णन उपकरण से गुजरती है जिससे एक बड़े पैमाने पर घूर्णन संरचना बनती है, जो एक तरफ़ तरल ईंधन के छिड़कने और वाष्पीकरण को बढ़ाती है और ईंधन के साथ एक मजबूत धड़कने वाले, अस्थिर मिश्रण बनाती है, और दूसरी तरफ़ एक वायुगतिकी रिसर्कुलेशन क्षेत्र में स्थिर ज्वाला उत्पन्न करती है; मुख्य ज्वाला/मिश्रण छेद के बहुत सारे जेट फ्लेम ट्यूब में पार्श्व प्रवाह के साथ संवर्ती घूर्णन युग्म बनाते हैं, जो विरल प्रवाह के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। प्रवाह के आधार पर, छिड़कने और वाष्पीकरण, मिश्रण, रासायनिक प्रतिक्रिया, और विरल प्रवाह और ज्वाला के बीच बहु-पैमाने की भौतिकी और रासायनिक प्रक्रियाएं बहुत मजबूत रूप से जुड़ी हैं, जो संयुक्त रूप से ज्वाला चेम्बर की वायुगतिकी विशेषताओं को निर्धारित करती हैं। इन भौतिकी और रासायनिक प्रक्रियाओं के उच्च-शुद्धि मॉडलिंग और गणना हमेशा घरेलू और विदेशी अनुसंधान का एक उपजीविका विषय रही है।

जलने वाली कक्षा में परमाणुकरण, उपसरण, मिश्रण और ज्वलन प्रक्रियाएं एक उथल-पुथल प्रवाह परिवेश में विकसित और विकसित होती हैं, इसलिए प्रवाह जलने वाली कक्षा के वायुगति प्रदर्शन की सिमुलेशन का आधार है। उथल-पुथल की मूलभूत विशेषता यह है कि अपरिचित संवहन प्रक्रिया के कारण प्रवाह पैरामीटर यादृच्छिक धड़कन दिखाते हैं। उथल-पुथल में कई वortex संरचनाएं होती हैं। विभिन्न वortex की लंबाई और समय पैमानों में बहुत बड़ा फैलाव होता है, और जैसे ही रीनॉल्ड्स संख्या बढ़ती है, पैमानों के बीच फैलाव तेजी से बढ़ता है। उथल-पुथल सिमुलेशन को उथल-पुथल vortex संरचनाओं के सीधे हल किए गए अनुपात के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है  विधियाँ डायरेक्ट न्यूमेरिकल सिम्यूलेशन (DNS), रीयोल्ड्स-ऐव्हेरेज्ड नेवियर-स्टोक्स (RANS), लार्ज एडी सिम्यूलेशन (LES) और मिश्रित उतार-चढ़ाव विधियों में विभाजित की जाती हैं। RANS विधि, जो इंजीनियरिंग में बहुत उपयोग की जाती है, उतार-चढ़ाव के माध्य क्षेत्र को हल करती है और एक मॉडल का उपयोग सभी उतार-चढ़ाव पलटी जानकारी को सिम्यूलेट करने के लिए करती है। गणना मात्रा छोटी है, लेकिन सटीकता खराब है। ज्वालामुखी कक्ष में मजबूत चक्रीय और अस्थिर प्रवाह प्रक्रियाओं के लिए, RANS सूक्ष्म डिजाइन की मांगों को पूरा नहीं कर सकता। पिट्श ने इंगित किया कि LES की गणनात्मक जटिलता RANS और DNS के बीच है, और वर्तमान में मध्यम और कम रीयोल्ड्स संख्या वाले बिना किसी सीमा के अंतरिक्षों में उतार-चढ़ाव ज्वाला गणना के लिए इस्तेमाल की जाती है। ज्वालामुखी कक्ष के दीवार के क्षेत्र में उतार-चढ़ाव के छोटे पैमाने और प्रवाह की उच्च रीयोल्ड्स संख्या के कारण, ज्वालामुखी कक्ष के एक ही सिरे की LES गणना के लिए आवश्यक जाल की संख्या अकेले ही अरबों से बढ़कर बिलियनों तक है। ऐसी उच्च गणनात्मक संसाधन खपत LES को ज्वालामुखी कक्ष सिम्यूलेशन में व्यापक रूप से इस्तेमाल करने को सीमित करती है।

उच्च-शुद्धता के गणना मॉडल और विधियों की स्थापना, जो Very Large Eddy Simulation (VLES) और Hybrid RANS-LES Method फ्रेमवर्क पर आधारित है, संख्यात्मक सिमुलेशन में एक महत्वपूर्ण रुझान है। Han और उनकी टीम द्वारा विकसित VLES विधि पारंपरिक LES में फ़िल्टरिंग ग्रिड स्केल और टर्बुलेंस स्केल मैचिंग प्रतिबंधों के कारण होने वाली कम गणना कुशलता की समस्या को सुलझाती है और टर्बुलेंस के बहु-स्केल विशेषताओं, अस्थायी विकास विशेषताओं और ग्रिड रिज़ॉल्यूशन के बीच संयुक्त मॉडलिंग को सक्षम बनाती है। VLES वर्तमान में वर्तिकल संरचना विकास की विशेषताओं के आधार पर टर्बुलेंस समाधान और मॉडल मॉडलिंग के बीच के अनुपात को स्वचालित रूप से समायोजित करता है, जिससे गणना खर्चों को बहुत कम किया जाता है जबकि गणना की सटीकता बनाई रखी जाती है।

हालांकि, पारंपरिक LES की तुलना में, VLES के सिद्धांत और विशेषताओं का अध्ययन और उपयोग व्यापक रूप से नहीं किया गया है। इस पेपर में VLES के मॉडलिंग सिद्धांत और ज्वालामुखी चेम्बर से संबंधित विभिन्न भौतिक परिस्थितियों में इसके अनुप्रयोग प्रभाव को सिस्टमेटिक रूप से पेश किया गया है, जिससे विमान इंजन ज्वालामुखी चेम्बर सिमुलेशन क्षेत्र में VLES का बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्रोत्साहित होता है।

बड़ी एडी सिम्यूलेशन मेथड

तरंगिता सिमुलेशन विधियों के कंप्यूटिंग संसाधन खपत और मॉडल पर प्रभाव आकृति 1 में दिखाया गया है। RANS, LES और VLES विधियां सब तरंगिता मॉडलिंग के माध्यम से प्रवाह सिमुलेशन प्राप्त करती हैं। इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि VLES की सबसे पहली स्पष्ट परिभाषा Pope द्वारा दी गई थी, जिसका अर्थ है "गणनात्मक ग्रिड पैमाना इतना सघन है कि तरंगिता गतिज ऊर्जा जो सीधे हल की जाती है, वह कुल तरंगिता गतिज ऊर्जा का कम से कम 80% होती है"। एक ही समय में, Pope [6] द्वारा दी गई LES की परिभाषा है "गणनात्मक ग्रिड इतना सघन है कि तरंगिता गतिज ऊर्जा जो सीधे हल की जाती है, वह कुल तरंगिता गतिज ऊर्जा का अधिक से अधिक 80% होती है"। हालांकि, इस लेख में पेश की गई VLES एक नई गणनात्मक विधि है, जो पिछली विधि के आधार पर पुनः मॉडलिंग और विकसित की गई है। नाम एक ही हो सकते हैं, लेकिन नई VLES विधि मूल रूप से Pope द्वारा परिभाषित VLES विधि से भिन्न है। आकृति से स्पष्ट है कि पारंपरिक तरंगिता मोड़ RANS, URANS, hybrid RANS/LES, LES, और DNS हैं, गणना की सटीकता के क्रमानुसार। नए मॉडल के फ्रेमवर्क के तहत, तरंगिता मोड़ RANS, VLES, और DNS हैं, गणना की सटीकता के क्रमानुसार। यानी, VLES विधि कई पारंपरिक तरंगिता मोड़ों की एकीकरण को संभव बनाती है, और विभिन्न मॉडल वास्तविक गणना में स्थानीय विशेषताओं के अनुसार स्मूथ रूप से परिवर्तित और परिवर्तित होते हैं।

ज्वालामुखी चैम्बर में सामान्य भौतिक प्रक्रियाओं का सिमुलेशन

मजबूत घूर्णन प्रवाह का बहुत बड़ा एडी सिमुलेशन

एक हवाई जहाज के इंजन का ज्वालामुखी चैम्बर आमतौर पर बहु-स्तरीय घूर्णन और मजबूत घूर्णन जैसी प्रवाह क्षेत्र संगठन रूपों का उपयोग करता है। घूर्णन प्रवाह ज्वालामुखी चैम्बर में सबसे मौलिक प्रवाह रूप है। क्योंकि घूर्णन प्रवाह दिशा और स्पर्शरेखीय दिशा दोनों में प्रभावशाली होता है, इसलिए घूर्णन की उथली ध्वनि पारंपरिक पाइप प्रवाह, चैनल प्रवाह और जेट प्रवाह की तुलना में अधिक असमानता (anisotropy) रखती है। इसलिए, घूर्णन के सिमुलेशन को उथली सिमुलेशन विधि के लिए एक बड़ी चुनौती है। शिया और उनकी टीम ने VLES विधि का उपयोग करके ट्यूब में क्लासिक मजबूत घूर्णन प्रवाह उदाहरण की गणना की; डेलेनबैक और उनकी टीम [14] इस उदाहरण पर प्रवाह क्षेत्र प्रयोग किए और विस्तृत प्रयोगात्मक डेटा प्राप्त किए। गणना की गई उदाहरण का प्रवाह रीनॉल्ड्स संख्या 1.0 है। × 105 (वृताकार ट्यूब के व्यास पर आधारित) और स्वर्ल संख्या 1.23 है। गणना में दो सेट की संरचित जालीक है। रिड़्युस जालीक (M1) की कुल संख्या लगभग 900,000 है और एन्क्रिप्टेड जालीक (M2) की कुल संख्या लगभग 5.1 मिलियन है। गणना द्वारा प्राप्त सांख्यिकीय परिणामों को अधिक जांच के लिए प्रयोगात्मक परिणामों के साथ तुलना की जाती है ताकि VLES विधि की गणना की सटीकता की जाँच की जा सके।

विभिन्न विधियों की गणना परिणामों और वृत्ताकार औसत वेग और उतार-चढ़ाव वेग के त्रिज्या वितरण के प्रयोगशाला परिणामों की तुलना, मजबूत घूर्णन बहने की स्थिति में विभिन्न अनुप्रस्थ स्थितियों पर, आकृति 4 में दिखाई गई है। आकृति में, क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर निर्देशांक क्रमशः अयातनिक दूरी और अयातनिक वेग हैं, जहाँ D1 इनलेट गोलाकार पाइप का व्यास है और Uin इनलेट औसत वेग है। आकृति से स्पष्ट है कि बहने का क्षेत्र एक टाइपिक Rankin-like चक्रवाती विरचन में बदलता है जो धीरे-धीरे एकल ठोस पिंड विरचन में परिवर्तित होता है। गणना और प्रयोगशाला परिणामों की तुलना करने पर पाया जाता है कि VLES विधि मजबूत घूर्णन बहने के वृत्ताकार वेग की भविष्यवाणी के लिए उच्च गणना योग्यता रखती है, जो प्रयोगशाला मापनों के वितरण से अच्छी तरह से मेल खाती है। पारंपरिक RANS विधि घूर्णन बहने की गणना में बहुत बड़ी विचलन रखती है और घूर्णन बहने क्षेत्र के स्थानिक विकास और उतार-चढ़ाव की सही भविष्यवाणी नहीं कर सकती। तुलना के लिए, VLES विधि जटिल मजबूत घूर्णन बहने की स्थिति में औसत वेग क्षेत्र, उतार-चढ़ाव वेग क्षेत्र और स्थानिक विकास की भविष्यवाणी में बहुत उच्च योग्यता रखती है, और यह भी एक अपेक्षातः विरलीकृत जाल की ग्रिड विभाजन पर भी उच्च गणना योग्यता का गारंटी देती है। वृत्ताकार औसत वेग की भविष्यवाणी के लिए, VLES विधि की गणना परिणाम दो समूहों की विरलीकृत और घनीकृत जाल की ग्रिड विभाजन पर लगभग समान है।

तंदुरस्त ज्वलन की बड़ी एडी सिमुलेशन

तंदुरस्त ज्वलन समस्याओं को अनुमानित करने में VLES विधि की संभाव्यता का अध्ययन करने के लिए [15-16], VLES विधि के साथ जोड़े गए फ़्लेमलेट प्रजनित मैनिफ़ोल्ड (FGM) के साथ एक तंदुरस्त ज्वलन मॉडल विकसित किया गया। मूल विचार यह है कि तंदुरस्त ज्वलन को स्थानीय रूप से एक-आयामी शांत ज्वलन संरचना का होना माना जाए, और तंदुरस्त ज्वलन सतह एक श्रृंखला के शांत ज्वलन सतहों के औसत का प्रतिनिधित्व करती है। इसलिए, उच्च-आयामी घटक अंतरिक्ष को कई विशेष चर (मिश्रण भाग, अभिक्रिया प्रगति चर आदि) से मिलकर निर्मित एक निम्न-आयामी प्रवाह प्रारूप में मैप किया जा सकता है। विस्तृत अभिक्रिया योजना को ध्यान में रखने की स्थिति में, हल करने वाले परिवहन समीकरणों की संख्या में बहुत बड़ी कमी आती है, जिससे गणना खर्च में महत्वपूर्ण कमी होती है।

विशिष्ट प्रयोग करने वाली प्रक्रिया यह है कि मिश्रण अंश और रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रगति चर के आधार पर FGM लेमिनर डेटा तालिका का निर्माण किया जाता है, तब तुरबलेंट दहन के बीच सम्पर्क को ध्यान में रखते हुए संभाव्यता घनत्व फ़ंक्शन विधि का उपयोग करके लेमिनर डेटा तालिका को एकीकृत किया जाता है, और इस प्रकार तुरबलेंट डेटा तालिका प्राप्त की जाती है। संख्यात्मक गणना में, मिश्रण अंश, रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रगति चर और उनके संगत भिन्नता के परिवहन समीकरणों को हल किया जाता है, और तुरबलेंट डेटा तालिका को जाँचकर दहन क्षेत्र की जानकारी प्राप्त की जाती है।

VLES और FGM पर आधारित उथली ज्वाला मॉडल का उपयोग संयुक्त राज्य अमेरिका में सैंडिया प्रयोगशाला द्वारा मापी गई मीथेन/हवा उथली जेट ज्वाला (फ्लेम D) पर संख्यात्मक गणनाएँ करने के लिए किया गया, और प्रयोगात्मक मापदंडों के साथ संख्यात्मक तुलनाएँ की गई। सैंडिया फ्लेम D उदाहरण (रेनोल्ड्स संख्या 22400 है) का ईंधन सामग्री मीथेन और हवा के 1:3 आयतन अनुपात में पूर्ण मिश्रण है, ईंधन की प्रवेश गति लगभग 49.9 मीटर/सेकंड है, और पीछे की गति लगभग 11.4 मीटर/सेकंड है। चालू ज्वाला की सामग्री जली हुई मीथेन और हवा का मिश्रण है, और पीछे की सामग्री शुद्ध हवा है। गणना के लिए संरचित जाल का उपयोग किया गया है, और कुल जालों की संख्या लगभग 1.9 मिलियन है।

अक्ष के साथ विभिन्न घटकों के औसत द्रव्यमान अंश के वितरण को आकृति 5 में दर्शाया गया है। आकृति में क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर निर्देशांक क्रमशः बिमानीय दूरी (D2 प्रवेश जेट ट्यूब का व्यास है) और बिमानीय द्रव्यमान अंश हैं। आकृति से स्पष्ट है कि ज्वालामुखी प्रक्रिया के मुख्य घटकों का VLES विधि द्वारा अनुमान आनुभविक परिणामों के साथ आमतौर पर अच्छी तरह से सहमत है। मिश्रण अंश स्थान में विभिन्न अनुप्रवाह स्थितियों पर तापमान का फैलाव आकृति 6 में दिखाया गया है। आकृति से स्पष्ट है कि VLES विधि द्वारा अनुमानित फैलाव रुझान आनुभविक परिणामों के साथ मूल रूप से सहमत है, और केवल गणना तापमान चरम मान आनुभविक मान से थोड़ा अधिक है। VLES द्वारा गणना की गई तापमान, तापमान और विलोपन नियंत्रण कार्य का वितरण आकृति 7 में दिखाया गया है, जहाँ ठोस रेखा Zst=0.351 के रूप में ली गई है। आकृति से स्पष्ट है कि कोर जेट क्षेत्र में मजबूत व्यायाम पल्सेशन दिखाई देती है, और जैसे-जैसे प्रवाह क्षेत्र अनुप्रवाह में विकसित होता है, वर्तुल संरचना का पैमाना धीरे-धीरे बढ़ता है। आकृति 7 (b) और (c) से स्पष्ट है कि अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रिया क्षेत्रों में, विलोपन नियंत्रण कार्य 0 और 1 के बीच है, जो इंगित करता है कि स्थानीय जाल संकल्पना महत्वपूर्ण व्यायाम को पकड़ सकती है और केवल छोटे पैमाने पर व्यायाम को मॉडल के माध्यम से सिमुलेट करती है। इस समय, VLES एक अनुमानित बड़े एडी सिम्यूलेशन समाधान मोड के रूप में व्यवहार करता है। जेट शीर्ष लेयर और अनुप्रवाह ज्वाला के बाहरी किनारे पर, विलोपन नियंत्रण कार्य 1 के पास है, जो इंगित करता है कि गणना जाल का ट्रंकेट फ़िल्टर पैमाना स्थानीय व्यायाम पैमाने से बड़ा है। इस समय, VLES एक अस्थिर रीडियल औसत समाधान मोड के रूप में व्यवहार करता है। सारांश के रूप में, यह देखा जा सकता है कि VLES विधि व्यायाम संरचना विकास की वास्तविक समय विशेषताओं के अनुसार कई व्यायाम समाधान मोड का परिवर्तन कर सकती है, और व्यायामी ज्वालाओं में अस्थिर ज्वालामुखी प्रक्रिया को बहुत ही सटीक ढंग से अनुमान लगा सकती है।

पूरे छिड़ाने की प्रक्रिया का बड़ी वोर्टेक सिमुलेशन

विमान इंजन के दहन चैम्बर में उपयोग की जाने वाली सबसे अधिक ईंधन तरल ईंधन है। तरल ईंधन दहन चैम्बर में प्रवेश करता है और प्राथमिक छिड़ाने और द्वितीयक छिड़ाने की प्रक्रियाओं को ग्रहण करता है। तरल ईंधन की पूरी छिड़ाने की प्रक्रिया की सिमुलेशन करने में कई कठिनाइयाँ हैं, जिनमें गैस-तरल द्विपद टोपोलॉजिकल इंटरफ़ेस कन्फ़िगरेशन का पकड़, तरल स्तंभ का विकृति और टूटना, तरल बैंड और तरल धागों का ब्रेकअप एवोल्यूशन बूंदों में, और घूर्णी बहने और बूंदों के बीच अंतर्क्रिया शामिल है। हुआंग ज़िवेई [19] ने VLES विधि के साथ जुड़े VOF-DPM हाइब्रिड छिड़ाने गणना विधि पर आधारित पूरी छिड़ाने प्रक्रिया का सिमुलेशन मॉडल विकसित किया, जिससे तरल से बूंदों तक ईंधन की छिड़ाने की पूर्ण प्रक्रिया का संख्यात्मक सिमुलेशन संभव हुआ।

एक नयी विकसित धूमकेतु प्रक्रिया सिमुलेशन मॉडल का उपयोग किया गया अत्यधिक-शुद्धता वाले संख्यात्मक गणना करने के लिए क्लासिक पार्श्व प्रवाह द्रव स्तम्भ धूमकेतु प्रक्रिया के लिए, और खुले साहित्य [20] में प्रयोगात्मक परिणामों के साथ विस्तृत तुलना की गई और बड़े एडी सिमुलेशन गणना परिणाम [21]. गणना उदाहरण में, गैस चरण हवा है क्रमशः 77.89 और 110.0 मीटर/सेकंड की गति के साथ, और द्रव चरण द्रव पानी है 8.6 मीटर/सेकंड की गति के साथ। अनुरूप वेबर संख्याएँ क्रमशः 100 और 200 हैं। द्वितीय टूटने प्रक्रिया को बेहतर ढंग से सिमुलेट करने के लिए, टूटने मॉडल को बढ़ाने के लिए केल्विन-हेल्महोल्ट्ज़ और रेली-टेलर (KHRT) मॉडल का उपयोग किया जाता है।

VLES द्वारा वेबर संख्या 100 की स्थिति में पूरा अणुकरण प्रक्रिया आकृति 8 में दिखाई गई है। आकृति से स्पष्ट है कि प्रारंभिक क्षेत्र में तरल स्तम्भ का पतला शीट बनता है, और फिर तरल स्तम्भ तरल बैंड और तरल फिलामेंट्स में टूट जाता है, और हवा के बल के कारण बूँदों में टूट जाता है, और बूँदें द्वितीय टूटने के माध्यम से छोटी बूँदों में अधिक टूट जाती हैं। VLES द्वारा वेबर संख्या 100 की स्थिति में गणना की गई धारा वेग और चौड़ाई-वार वर्तनी वितरण आकृति 9 में दिखाई गई है। आकृति से स्पष्ट है कि तरल स्तम्भ के पीछे की ओर एक टाइपिकल निम्न-गति पुन: सर्कुलेशन जोन होती है। क्षणिक वर्तनी वितरण से पता चलता है कि तरल स्तम्भ के पीछे की ओर एक मजबूत वortex संरचना दिखाई देती है, और निम्न-गति पुन: सर्कुलेशन जोन में मजबूत उथल-पुथल गति तरल स्तम्भ शीट के टूटने और बूँदों के निर्माण में मदद करती है।

आरंभिक जेट व्यास का तरल जेट के न्यूनतम प्रवाह आयाम से अनुपात, जब तरल स्तंभ विभिन्न वेबर संख्याओं के तहत टूटना शुरू करता है, आकृति 10 में दिखाया गया है। आकृति में, di तरल जेट का न्यूनतम प्रवाह आयाम है जब तरल स्तंभ टूटना शुरू करता है, और D3 तरल जेट का आरंभिक व्यास है। आकृति से स्पष्ट है कि VLES गणना परिणाम प्रयोगात्मक परिणामों से अच्छी तरह मेल खाते हैं, जो साहित्य [21] में उद्धृत बड़े एडी सिमुलेशन गणना परिणामों से बेहतर हैं।

ज्वालामुखी अस्थिरता बहुत बड़े एडी सिमुलेशन

कम उत्सर्जन की मांगों को पूरा करने के लिए, नागरिक विमानों के दहन कक्ष आमतौर पर प्रीमिक्स या आंशिक रूप से प्रीमिक्स कम दहन के साथ डिज़ाइन किए जाते हैं। हालांकि, कम दहन वाला प्रीमिक्स दहन की स्थिरता में कमजोर होता है और थर्मोअकॉस्टिक संयुक्त ऑसिलेशन दहन मोड को प्रेरित करने की प्रवत्ति रखता है, जिससे दहन अस्थिरता होती है। दहन अस्थिरता बहुत नुकसानदायक होती है और इसके साथ फ्लैशबैक और ठोस विकृति जैसी समस्याएं भी हो सकती हैं, जो दहन कक्ष डिज़ाइन के लिए एक प्रमुख समस्या है।

ज्वाला अस्थिरता की संख्यात्मक गणना को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: डिकपलिंग विधि और सीधी कपलिंग विधि। डिकपलिंग ज्वाला अस्थिरता पूर्वानुमान विधि अस्थायी ज्वाला और ध्वनि समाधान को डिकपल करती है। अस्थायी ज्वाला के लिए एक विश्वसनीय फ़्लेम विवरण फ़ंक्शन बनाने के लिए संख्यात्मक गणना नमूनों की बड़ी संख्या की आवश्यकता होती है। यदि बड़ी एडी सिमुलेशन गणना विधि का उपयोग किया जाता है, तो इसकी गणना संसाधन खपत बहुत बड़ी होती है। सीधी कपलिंग गणना विधि संपीड़नशील समाधान विधि पर आधारित है, और अस्थायी ज्वाला अस्थिरता का परिणाम उच्च-शुद्धि अस्थायी गणना के माध्यम से सीधे प्राप्त करती है, यानी दिए गए कार्य प्रतिबंधों के तहत अस्थायी ज्वाला और ध्वनि की कपलिंग गणना प्रक्रिया एक ही गणना ढांचे में एक समय पर पूरी हो जाती है।

जलने की अस्थिरता के गणनात्मक समुदायन का अध्ययन में, हुआंग आदि [27] ने VLES विधि को thickening फ्लेम गणना विधि के साथ जोड़कर एक जलने की अस्थिरता गणना मॉडल विकसित किया, और ध्वनि उत्तेजना के तहत अस्थिर ज्वालामुखी प्रक्रिया की सटीक भविष्यवाणी की। गणना उदाहरण Cambridge University द्वारा विकसित एक blunt body स्थिर ईथिलीन/हवा पूरी तरह premixed ज्वाला है, जिसका equivalence ratio 0.55 है और Reynolds number लगभग 17000 है। ध्वनि उत्तेजना के तहत अस्थिर ज्वाला डायनेमिक विशेषताओं की VLES गणना परिणामों और प्रयोगात्मक परिणामों की तुलना आकृति 12 में दिखाई गई है। आकृति से स्पष्ट है कि इनलेट उत्तेजना प्रक्रिया के दौरान, ज्वाला अंत: और बाहरी शीर्ष लेयरों पर घुमाव लेती है और counter-rotating vortex pair में विकसित होती है। इस प्रक्रिया में, मशरूम आकार की ज्वाला प्रोफाइल का विकास फेज़ एंगल के परिवर्तन के साथ जारी रहता है। VLES गणना परिणाम प्रयोग में देखी गई ज्वाला विकास विशेषताओं को अच्छी तरह से पुनर्उत्पन्न करते हैं। विभिन्न गणना विधियों और प्रयोगात्मक मापनों द्वारा 160 Hz ध्वनि उत्तेजना के तहत ऊष्मा उत्सर्जन दर के अपच और फेज़ अंतर की तुलना आकृति 13 में दिखाई गई है। आकृति में Q' और Q ͂ ज्वाला की धड़कने वाली गर्मी और औसत गर्मी की रिहा क्रमशः, A साइनसॉइडल ध्वनि उत्तेजना की अमplitude है, और आंकड़ा 13 (b) का भुजा ध्वनि उत्तेजना के तहत ज्वाला की ट्रांसायंट गर्मी रिहा संकेत और प्रवेश वेग उत्तेजना संकेत के बीच फ़ेज़ अंतर है। आंकड़े में स्पष्ट है कि VLES विधि की अनुमान शक्ति बड़े एडी सिमुलेशन [28] की अपेक्षा करीब उतनी ही है, और दोनों प्रयोगिक मानों के साथ अच्छी तरह से सहमत है। हालांकि अस्थिर RANS विधि गैर-रैखिक प्रतिक्रिया का झुकाव अनुमान लगा सकती है, गणना की गई मात्रात्मक परिणाम प्रयोगिक मानों से बहुत अलग है। फ़ेज़ अंतर परिणामों (आंकड़ा 13 (b)) के लिए, VLES विधि द्वारा अंतर का झुकाव अंतरांग अमplitude के साथ प्रयोगिक परिणामों के साथ बुनियादी रूप से सहमत है, जबकि बड़े एडी सिमुलेशन परिणाम उपरोक्त झुकाव को अच्छी तरह से अनुमान नहीं लगा सकते।