Abstract: K. Kato, H. Gotoda, Y. Nabae, M. Kawai, R. Kurose (2025)

We numerically study the network dynamics and suppression of spray combustion instability in a backward-facing step combustor from the perspective of a complex network. We observe the appearance, disappearance, and reappearance of a scale-free topology in a turbulence network. A scale-free topology appears when a large-scale organized vortex is formed, whereas it disappears upon the collapse of the organized vortex. A spatially irregular retention of primary hubs occurs in the turbulence network, which is closely associated with the collapse motion of a large-scale organized vortex. Spray combustion instability is significantly suppressed by placing an obstacle at the location where connector communities are mostly formed in the turbulence network.

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Network dynamics and suppression of spray combustion instability in a backward-facing step combustor