【Objetivo】 La cerámica espumosa, debido a su alta porosidad, estructura porosa múltiple y diferentes estructuras celulares, puede fortalecer la transferencia de calor y masa y ampliar los límites de combustión pobre en los quemadores. Pero el campo de flujo microscópico generado por la estructura porosa aleatoria afecta directamente la eficiencia de mezcla de combustible y aire y la estabilidad de la llama, que los modelos tradicionales difícilmente predicen, por lo que se necesita un modelo preciso para predecir el campo turbulento de flujo en la estela. 【Métodos】 Para ello, se utilizó una estructura de cerámica espumosa aleatoria basada en el algoritmo de Voronoi, combinada con la simulación de grandes remolinos (LES) para estudiar la turbulencia a escala de poros. Se realizó un estudio numérico sistemático de la turbulencia en escala de poros, analizando especialmente la estructura del campo de flujo y la evolución de vórtices bajo distintas velocidades de entrada (10 a 100 m/s). 【Resultados】 Con el aumento de la velocidad de entrada, el flujo cambia de dominancia viscosa a inercial, la vorticidad aumenta significativamente, y las zonas de alta vorticidad se concentran en el lado a sotavento del esqueleto y en los cuellos de poros con cambios geométricos; la energía cinética turbulenta máxima aumentó de 120,84 m2/s2 en la condición 1 (velocidad de entrada 10 m/s) a 12 049,28 m2/s2 en la condición 4 (velocidad de entrada 100 m/s), un aumento cercano a 100 veces. El análisis de la estructura de vórtices basado en el criterio Q mostró que los poros aleatorios causan una anisotropía significativa del flujo, con núcleos de vórtices de alta intensidad de rotación dominando la disipación local y relacionándose con la conectividad de los poros. La acción cooperativa de estructuras de vórtices multi-escala forma cascadas de energía turbulenta que, junto con la disipación local dominada por núcleos de vórtices de alta intensidad, regulan conjuntamente el proceso de combustión. 【Conclusión】 Construyendo un método acoplado Voronoi-LES para la estructura de cerámica espumosa aleatoria, se capturaron eficazmente la generación, evolución y disipación de la estructura de vórtices a escala de poros, proporcionando una nueva perspectiva para revelar el mecanismo acoplado de turbulencia a escala de poros y reacción química, con importante significado ingenieril para optimizar el diseño de quemadores de cerámica espumosa, mejorar la eficiencia de generación de energía de bajo carbono y reducir las emisiones contaminantes.

cerámica espumosa;escala de poros;simulación de grandes remolinos;algoritmo de Voronoi;criterio Q