<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Mech. Eng.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Mechanical Engineering</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Mech. Eng.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-3079</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1498820</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fmech.2024.1498820</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Mechanical Engineering</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Simulations of decane-ammonia autoignition in two mixture fractions</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Kylikas and Mastorakos</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fmech.2024.1498820">10.3389/fmech.2024.1498820</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Kylikas</surname>
<given-names>Angelos</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2875437/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>Epaminondas</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/788052/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/project-administration/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/resources/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Department of Engineering</institution>, <institution>University of Cambridge</institution>, <addr-line>Cambridge</addr-line>, <country>United Kingdom</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Cambridge Centre for Advanced Research and Education in Singapore (CARES)</institution>, <addr-line>Singapore</addr-line>, <country>Singapore</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1027527/overview">Georgios Bikas</ext-link>, Georg Simon Ohm University of Applied Sciences Nuremberg, Germany</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/948731/overview">Jinlong Liu</ext-link>, Zhejiang University, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/691460/overview">Giancarlo Sorrentino</ext-link>, Istituto di Scienze e Tecnologie per l&#x2019;Energia e la Mobilit&#xe0; Sostenibili (STEMS) - CNR, Italy</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Epaminondas Mastorakos, <email>em257@eng.cam.ac.uk</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>30</day>
<month>01</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>10</volume>
<elocation-id>1498820</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>19</day>
<month>09</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>12</day>
<month>12</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Kylikas and Mastorakos.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Kylikas and Mastorakos</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>This paper presents a zero-dimensional Doubly Conditional Moment Closure (0D-DCMC) methodology for investigating dual-fuel combustion involving ammonia and diesel. The approach uses two mixture fractions as conditioning variables, one for each fuel, to effectively model ignition and reveal the flame structure in mixture fraction space. Initially, 0D reactor calculations are performed using Cantera, exploring the chemical mechanism, identifying the most reactive mixture fractions, and determining key species involved in the ignition process. Following that, the 0D-DCMC simulations carried out provide understanding into the effects of the scalar and cross-scalar dissipation rates on autoignition. The results show that higher scalar dissipation rates delay ignition, while a negative cross-scalar dissipation rate reduces ignition delay compared to a positive rate. The ignition is shown to occur near the most reactive mixture fraction of the most reactive fuel, at lower conditional values of the less reactive fuel&#x2019;s mixture fraction. The species fronts formed are observed to follow a trajectory between the stoichiometric mixture fractions of the fuels. The results establish a robust computational framework for modeling dual-fuel combustion.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>ammonia</kwd>
<kwd>conditional moment closure</kwd>
<kwd>non-premixed</kwd>
<kwd>decane</kwd>
<kwd>dual-fuel</kwd>
</kwd-group>
<contract-sponsor id="cn001">National Research Foundation Singapore<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001381</named-content>
</contract-sponsor>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Engine and Automotive Engineering</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Following the Paris Agreement in 2015 (<xref ref-type="bibr" rid="B26">UNFCCC, 2024</xref>), the International Maritime Organisation is aiming at 50% greenhouse gas emissions reduction compared to 2008 by 2050 (<xref ref-type="bibr" rid="B8">Joung et al., 2020</xref>). Shipping is responsible for carrying around 80% of global trade by volume (<xref ref-type="bibr" rid="B25">United Nations, 2018</xref>) producing however an estimated 2.2% of global emissions <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B7">International Maritime Organization, 2015</xref>). With increasing environmental regulations and mounting concerns about greenhouse gas emissions (<xref ref-type="bibr" rid="B22">Simon et al., 2020</xref>), the search for cleaner alternative fuels has become imperative (<xref ref-type="bibr" rid="B4">Chin et al., 2021</xref>). Ammonia has emerged as a promising candidate due to its carbon-free nature (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Ramanathan et al., 2023</xref>) and the potential to significantly reduce marine pollution (<xref ref-type="bibr" rid="B28">Wong et al., 2024</xref>). Due to its zero carbon and sulfur content, burning NH3 in an engine results in almost no <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>SO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>X</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> emissions with potential for reducing GHG by 94% (<xref ref-type="bibr" rid="B30">Zhou et al., 2024</xref>). From a well-to-wake standpoint, ammonia is a carbon-neutral fuel when it is generated using renewable energy sources (<xref ref-type="bibr" rid="B12">MAN Energy Solutions, 2023</xref>). The elimination of pollutants also includes soot, unburned hydrocarbons, methane slip, and CO.</p>
<p>However, ammonia is a difficult fuel to burn. The flame speed is low and its ignition time long (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Valera-Medina et al., 2018</xref>), which necessitates special measures to consume it successfully. One such approach is dual-fuel combustion and in particular pilot ignition, where an easy-to-ignite hydrocarbon fuel is injected into the cylinder first, so that its ignition provides a distributed ignition source for the ammonia. Reciprocating engines are expected to be one the key technologies for using ammonia in shipping in the future (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Curran et al., 2024</xref>). If the ammonia is already premixed with air, then an ammonia premixed flame will initiate, but if the ammonia is injected separately as in a direct injection concept, there will be a non-premixed ammonia-air system that must be ignited. This paper deals with the latter possibility and provides some fundamental understanding of the underlying chemistry and how this is affected by diffusion.</p>
<p>Revealing the fundamental effects of simultaneous mixing and chemical reaction is often done by resort to the mixture fraction, as in the flamelet method [for a review, see the textbooks (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Poinsot and Veynante, 2005</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Peters, 2001</xref>)]. In our dual-fuel case, however, we need two mixture fractions. In the current analysis, the Doubly Conditional Moment Closure method presented by Sitte and Mastorakos (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip, 2019</xref>) is extended to a two-mixture fraction approach. There have been previous efforts in 2D flamelet calculations using the two mixture fraction approach in staged combustion (secondary oxidizer stream) (<xref ref-type="bibr" rid="B16">Perry et al., 2017</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Yu and Watanabe, 2023</xref>) accurately capturing the flame structure of the combustion system, but there have not been explorations of flame structures in mixture fraction space for hydrocarbon-ammonia systems. Here, the general features of hydrocarbon ignition will be mimicked by decane, for which detailed chemistry is available.</p>
<p>The objectives of this paper are to study decane-ammonia combustion systems, and in particular decane autoignition and the subsequent ignition of the ammonia-air flame, through a Doubly-Conditional Moment Closure formulation. The structure of the flames is explored and the sensitivity to scalar dissipation quantified.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Numerical methods</title>
<sec id="s2-1">
<title>2.1 Flamelet and CMC</title>
<p>In the standard flamelet approach, the functions T (<inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, t), <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> define the flame structure if we assume that the structure of the diffusion flame depends only on the mixture fraction <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and on time <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This is substantiated by making a variable change in the species equations from (<inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, t) to (z, <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, t) where <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are spatial variables in planes parallel to iso-<inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> surfaces (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Poinsot and Veynante, 2005</xref>).<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Neglecting the terms associated with gradients along the flame front (<inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>y</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and keeping the terms perpendicular to the flame (along <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) as significant we could approximate the flame structure locally as one-dimensional, depending only on time and the coordinate normal to the flame front <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as presented in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref>. For this assumption to hold the flame must be thin compared to other flow and wrinkling scales in a multi-dimensional flow (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Poinsot and Veynante, 2005</xref>). This implies that each part of the flame front can be approximated as a small laminar flame, the &#x201c;flamelet&#x201d;. Following the above the species mass fraction equation as well as the temperature are written as follows in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The only term depending on spatial variables (<inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>x</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), in the flamelet <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref> is the scalar dissipation rate <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which controls mixing as it dictates the gradients of <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Poinsot and Veynante, 2005</xref>). Once <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is specified, <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">Equations 2</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref> can be solved in the <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space to provide the flame structure. The usual way to determine its value/distribution is by performing a direct numerical simulation of the problem under consideration or an experiment. If this is not the case, a try error process is followed in order to allocate what is called the extinction scalar dissipation rate over which the flame cannot exist.</p>
<p>The flamelet equations can also be understood as a subset of the Conditional Moment Closure approach, reviewed in <xref ref-type="bibr" rid="B2">Bilger (1993)</xref>, where the conditioning is performed based on the mixture fraction (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Peters, 2001</xref>). Rather than focusing on flame surface statistics and the laminar reactive-diffusive structure tied to the flame surface as is the case in the flamelet model, CMC employs conditional moments at a particular location x and time t within the flow field, using the conditional probability density function (<xref ref-type="bibr" rid="B17">Peters, 2001</xref>). The flame structure is characterized by the conditional averages of the reactive scalars and the conditional mean <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as the ensemble average of <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> under the condition that the associated value <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is at the value <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip, 2019</xref>) as seen in <xref ref-type="disp-formula" rid="e4">Equation 4</xref>:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Through this averaging process, the instantaneous reactive scalar value can be recovered into the conditional mean and a deviation from the conditional mean as presented in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> (<xref ref-type="bibr" rid="B2">Bilger, 1993</xref>):<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The core concept of the CMC method involves solving transport equations for the conditional averages of reactive scalars in order to determine the flame structure (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip, 2019</xref>). Furthermore, an exact transport equation for these conditional moments can be derived. That is by adopting a set of assumptions, including high Reynolds number, the primary closure hypothesis, molecular-level Fickian mass diffusion, a Lewis number of unity, and negligible conditional density fluctuations, the equation can be simplified to the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e6">Equation 6</xref> (<xref ref-type="bibr" rid="B9">Klimenko and Bilger, 1999</xref>):<disp-formula id="e6">
<mml:math display="block" id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The unconditional mean of a variable can be determined from its conditional means as follows:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>2.2 DCMC equations</title>
<p>The DCMC equations presented in this sub-section are adapted from the work of <xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip (2019)</xref>. The rationale for using double conditioning is that if most fluctuations around the single-conditional mean can be linked to the second conditional variable, then the fluctuations around the double-conditional mean, determined by two mixture fractions, should be small (<xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip, 2019</xref>). As singly-conditioned CMC models are limited to cases that are either premixed or predominantly non-premixed (<xref ref-type="bibr" rid="B19">Philip Sitte and Mastorakos, 2019</xref>) the double conditioning allows for a wider description of phenomena present in dual fuel systems. The DCMC method extends the parameter space and incorporates the cross-scalar dissipation rate, while remaining a straightforward generalization of the CMC approach. Additionally, it is expected to describe well all combustion modes relevant to dual-fuel engines (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Harikrishnan et al., 2024</xref>). The doubly conditional space is as follows in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref>:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="{" close="}">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="double-struck">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="0.3333em"/>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>The conditional mass fractions are given in <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref> and the conditional enthalpy in <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>. The conditional temperature equation also exists but only one of the temperature and enthalpy need to be solved choosing the latter:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="3em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="3em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e10">
<mml:math display="block" id="m38">
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="3em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfenced close="]" open="[" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="none">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="4em"/>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced close="&#x232a;" open="&#x2329;" separators="none">
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="false">&#x7c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where, according to <xref ref-type="bibr" rid="B6">Harikrishnan et al. (2024)</xref>, the following are true: <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the conditional scalar dissipation rates (SDRs) of <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the cross-scalar dissipation rate, respectively. The final term in the <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> equation accounts for the pressure <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> rise in the constant volume chamber. The term <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the conditional chemical source term while the <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x304;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the conditional velocity, Favre-filtered probability density function, and filtered density, respectively. Moving on, <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the respective sample space variables for the two mixture fractions. Finally, <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the conditional apparent reaction rate term. The apparent reaction rate, encapsulating both the direct chemical source term and effects of the effects of the scalar dissipation rates, is presented in <xref ref-type="disp-formula" rid="e11">Equation 11</xref>:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mfenced open="[" close="">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfenced open="" close="]">
<mml:mrow>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The conditional expectation of the mixture fraction SDR, <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, presented in <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">Equation 12</xref> is modeled using Amplitude Mapping Closure (AMC) (<xref ref-type="bibr" rid="B14">O&#x2019;Brien and Jiang, 1991</xref>) of <xref ref-type="disp-formula" rid="e13">Equation 13</xref>. The shape of this bell curve plays a significant role in the diffusion in mixture fraction space due to the zero value it assumes at the boundaries not allowing diffusion to those points from internal values of the mixture fraction.<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where,<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mo movablelimits="false" form="prefix">erf</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;</mml:mtext>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mspace width="1em"/>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x22c5;</mml:mo>
<mml:mi>&#x2207;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> respectively using <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>. The modeling of the cross-scalar dissipation rate is still a matter of research and constitutes a central input to the DCMC method. The modelling of the latter term of <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref> is proposed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref> by <xref ref-type="bibr" rid="B10">Kronenburg (2004)</xref> is utilized.<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e8;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x27e9;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>The ratio <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x303;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will be denoted by <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">rat</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in this paper and its magnitude will be varied to examine the consequences to the solution. For partially premixed combustion, the cross-scalar dissipation rate is an important quantity and assumes a positive value for premixed combustion and a negative for non-premixed combustion (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Chakraborty et al., 2007</xref>). There is very little information in the literature for this quantity whose modelling is a topic for further research.</p>
</sec>
<sec id="s2-3">
<title>2.3 0D-DCMC equations</title>
<p>To initially explore flame structures in dual-fuel systems, as in this paper, a simplification process is followed reducing the DCMC equations to zero dimension and essentially going from three spatial and two mixture fraction dimensions to only two mixture fraction dimensions. The underlying assumptions of the 0D-CMC equations are.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> High Reynolds number that allows for the neglect of some molecular transport terms.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Unity Lewis number meaning that all reacting scalars diffuse at the same rate with the mixture fraction.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> No transport in physical space, meaning that terms related to physical coordinates do not appear in the equations.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> No heat losses.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Constant pressure.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Fixed <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> boundaries and Dirichlet boundary conditions for <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>
<inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2022;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Presumed <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> profiles.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Under these assumptions, the 0D-DCMC equations assume the form of <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equations 17</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e18">18</xref>.<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="3em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mtable class="aligned">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mspace width="3em"/>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo stretchy="false">&#x2329;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x307;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">&#x2223;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo stretchy="false">&#x232a;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In this paper, 0D-DCMC simulations will be performed to understand the basic structure of dual-fuel autoignition systems, as a first step in a full implementation in a turbulent reacting flow multi-dimensional simulation.</p>
</sec>
<sec id="s2-4">
<title>2.4 Initial conditions</title>
<p>In this section, the initial conditions of the solution of the equations are discussed. Two mixture fractions are used, one for each fuel, <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for decane, and <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for ammonia. The initial conditions are chosen as mixing lines. These lines correspond to states where the fuel and oxidizer mix without reacting. Such mixing lines are crucial in capturing ignition and quenching (<xref ref-type="bibr" rid="B20">Poinsot and Veynante, 2005</xref>).</p>
<p>With the presence of two fuels, it is not clear what to do in the top right corner. The points <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> correspond to pure ammonia and pure diesel respectively whereas the point <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the pure oxidizer (air). The point <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mn>1,1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a matter of debate as there are multiple options and it is unclear whether this results in different results. As we have two fuels the logical boundary condition is to consider that at that point 50<inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>%</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ammonia and 50<inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>%</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> diesel (by mass) are present corresponding to a mixture. The resulting distributions are seen in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>. One could also set this point as 100 <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>%</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ammonia or diesel altering the mathematical formulation of the problem and thus the results. However, the quantitative analysis yields the same conclusions. In conclusion, the current choice is a matter of modelling and is not expected to affect the results if the interpretation is done correctly considering the initial conditions.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Initial decane mass fraction in <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g001.tif"/>
</fig>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Initial ammonia mass fraction in <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g002.tif"/>
</fig>
<p>As the chemistry is detailed and the <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>c</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of each species is different, the initial distributions of species mass fractions and the enthalpy are linear functions of <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, the temperature is not. In the current analysis, the mass fractions and the enthalpy are used and the temperature distribution is computed from the enthalpy. The same typical approach as in the single mixture fraction case is followed for constructing the mixing lines in each of the four boundaries interpolating between the extreme values at the two corners corresponding to each boundary. The values at the inner nodes are computed from a multivariate interpolation.</p>
</sec>
<sec id="s2-5">
<title>2.5 Numerical procedure</title>
<p>The 0D-DCMC equation is a parabolic PDE in two dimensions (the two mixture fractions) and time. In a full 3D simulation in the future, we would add the 3 spatial dimensions, as in <xref ref-type="bibr" rid="B18">Philip, (2019)</xref>, but this is not done here. The mixture fraction spaces are discretised with a 71 x 71 nonuniform grid covering the whole range of 0&#x2013;1. The choice of its size is dictated by the trade-off between accuracy and computational effort. The grid is denser around the stoichiometric mixture fraction of each fuel as the flame and most reactions are expected to lie there. Due to the steep gradients and the rapid construction and destruction of species around stoichiometry, a very dense grid is required around there for accuracy. As a result, using a non-uniform grid allows for significant computational improvements. The diffusion in mixture fraction space is solved first with the VODPK solver (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Alan, 1983</xref>), using the non-stiff Adam&#x2019;s method which solves the set of non-linear ODEs. Central-differencing schemes for non-uniform grids, which are second-order accurate, are used for the numerical discretisation of the <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms.</p>
<p>Chemical source terms are addressed last using the SpeedCHEM solver (<xref ref-type="bibr" rid="B15">Perini et al., 2012</xref>). This solver, referred to as LIBSC, utilizes a sparse Jacobian formulation and precomputed, temperature-dependent properties to greatly enhance computational speed. It also supports the use of an analytical Jacobian, which approximates the Jacobian matrix of the ODE system. For most chemical mechanisms, this approach offers significant performance enhancements. Timesteps equal or smaller than <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> s are used to minimise operator splitting errors.</p>
</sec>
<sec id="s2-6">
<title>2.6 Chemical mechanism</title>
<p>This section briefly discusses the selection of the chemical mechanism used for the simulations. Typically, the physical properties of diesel, such as density and evaporation rate, are modeled using decane or dodecane, while heptane is used to mimic diesel&#x2019;s chemistry. Most current chemical mechanisms for ammonia/hydrocarbon fuels are derived by merging databases for each fuel and as a result in general further research is required in this area.</p>
<p>A recently published chemical scheme, the Aalto75 model (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Tolga Kurumus et al., 2024</xref>), includes 75 species and 451 reactions and is reported to be well-validated across various experimental datasets, including ignition delay times, laminar flame speeds, and species profiles. However, it was not used in this study as it was released after the project had already begun and is left for future work. Another chemical mechanism for ammonia/n-heptane mixtures was published by (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Thorsen et al., 2023</xref>), offering good predictions of ignition delay times at pressures up to 100 bar. However, this mechanism was not selected due to its complexity, as it has too many species and reactions, making it very difficult to handle computationally for the current project.</p>
<p>The chemical mechanism ultimately chosen for this study is the one provided by <xref ref-type="bibr" rid="B11">Lin Tay et al. (2017)</xref> for decane-ammonia combustion, consisting of 80 species and 374 reactions. The ignition delay times for diesel and ammonia were found to be very similar with the parent mechanisms, indicating that this mechanism is sufficiently robust for use in diesel engine simulations and should contain the key aspects of the problem.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>3 Results and discussion</title>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 0D reactor evaluation</title>
<p>In this section, homogeneous reactor calculations with the use of Cantera are performed. The motivation is twofold: to validate that the chemical mechanism produces reasonable results for homogeneous mixtures and to locate the &#x201c;most reactive&#x201d; mixture fraction <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Mastorakos, 2009</xref>) in the case of fuel-air mixing layers. For such cases, the initial condition of temperature is connected with the initial mass fractions through <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equations 19</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref>:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>Y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The temperature of the oxidizer is left as a parameter and the fuel temperature is set constant to 300 K. The calculations are based on a series of batch reactors for the different temperatures and pressures with the mixture fraction being varied with the initial condition as above. For each temperature or pressure, the most reactive mixture fraction is the one producing the smallest ignition delay.</p>
<p>A typical batch reactor simulation for the ignition of homogeneous ammonia/air mixtures is presented in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref> for an oxidiser temperature of 1200 K and a pressure of 2 atm and it is found that ignition takes place at approximately 1.1 ms. We notice that the rapid temperature increase is correlated with the rise of the species OH and <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and that <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O is rapidly produced and destroyed making it a pre-ignition species, as seen in the right axis of the mass fractions. <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O, HNO, NO and <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are quickly produced at the autoignition instant and then quickly destroyed. On the contrary, species like NNH and OH, although again rapidly produced, stay relatively constant after the ignition. Finally, observing the early chemistry we see that <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is produced during the species accumulation period and flattens during the autoignition.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Temperature and various species during autoignition of ammonia/air for <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>air</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K, P &#x3d; 20 bar, <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g003.tif"/>
</fig>
<p>For the case of ammomia/air mixing layers, i.e., where the initial condition of species and temperature are the inert mixing between pure ammonia and pure air, <xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> show the variation of ignition delay time with mixture fraction for different pressures and temperatures. These curves serve to locate the most reactive mixture fraction which is the minimum of those U-bell shapes. For low values of mixture fraction, despite the high temperatures, the mixture is too lean while for high mixture fractions, the temperature is low and the mixture too rich, and hence the minimum autoignition time is somewhere between and this characterises the most reactive mixture fraction. The most reactive mixture fraction <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the given pressure of 20 bar and an oxidizer temperature of 1200 K is 0.11. For reference, the stoichimetric mixture fraction is <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.142</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It is also evident that as the pressure or temperature increase, the most reactive mixture fraction determination becomes less sharp, which suggests that autoignition in non-premixed systems may be occurring almost simultaneously in wide regions in space (i.e., at a range of mixture fractions). Nevertheless, the estimate of <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the associated autoignition time are important reference values for inhomogeneous systems and can be compared when straining (e.g., through high values of the scalar dissipation) becomes important.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Variation of ammonia ignition delay with mixture fraction <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different pressures for <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ox</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K and <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 300 K.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Variation of ammonia ignition delay with mixture fraction <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different temperatures for <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 20 bar and <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 300 K.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g005.tif"/>
</fig>
<p>The same procedure is followed for the decane-air mixture. In <xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F7">7</xref> ignition delay in terms of the mixture fraction <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is presented for different pressures and temperatures. Again, similar trends are observed for lower values of <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as expected from the stoichiometric <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0626</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Compared to ammonia, decane ignites quickly for high temperatures and pressures. For example, for 20 bar and <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K, the quickest ignition time for the ammonia-air system is about 35 ms, while for the decane-ar system the quickest ignition delay is about 10 ms. Overall, the higher reactivity of decane is demonstrated in the chemical scheme used. Therefore, the concept that the high reactivity fuel (decane) will autoignite before the ammonia is captured well by the current mechanism.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Variation of Decane Ignition delay with Mixture fraction <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different temperatures for P &#x3d; 20 bar.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g006.tif"/>
</fig>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Variation of decane ignition delay with mixture fraction <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for different pressures for <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>ox</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K and <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>T</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>f</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 300 K.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g007.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Autoignition and evolution in 0D-DCMC</title>
<p>In this section, the 0D-DCMC exploration takes place to understand the effects of the scalar dissipation rates on the ignition of the decane-ammonia mixture. An overall description is given first, followed by a more detailed presentation of the structure of the autoignition spot and the evolution of the reaction fronts. The sensitivity to scalar dissipation rates is also shown.</p>
<sec id="s3-2-1">
<title>3.2.1 General behaviour</title>
<p>The results presented in this section are from a simulation for <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K, <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 300 K and a pressure of 80 bar. The peak scalar dissipation rate is set at 10 <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a peak cross scalar dissipation rate of &#x2212;5 <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A three-phase evolution is usually found. The first phase is the ignition of the decane/air mixture at low values of <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The second phase consists of the diffusion of species and energy from the autoignition spot, raising the temperature in mixture fracture space and additionally transferring species to higher values of <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, hence igniting all mixture fractions. The third phase, if observed, corresponds to the ignition of the line <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which represents the ammonia/air mixing line (zero decane). A description of these three phases follows.</p>
<p>The evolution of the solution starts with the ignition of the decane and low <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values as seen in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. The mixture is igniting at non-zero <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values which implies that a very lean, in terms of ammonia, decane-ammonia-air mixture is more reactive than a pure decane-air mixture. The ignition <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is lower than the most reactive mixture fraction of ammonia for the given conditions, and the ignition <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is slightly richer that the decane <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as quantified from the decane-air mixing layer analysis (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> for example,).</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Temperature distribution at <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms for <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> 80 bar, <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>o</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1200 K, <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 300 K, <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>0,2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">rat</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0.5.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g008.tif"/>
</fig>
<p>Following that, very quickly, the <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> line also ignites. The scale on the right is obtained from the maximum temperature reached after having analyzed the whole simulation. The ignition fronts rapidly evolve and move to the vicinity of <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> eventually reaching high temperatures for the whole region of mixture fractions smaller than 0.2 as seen in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F10">Figures 10</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F11">11</xref> shows the high <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O region migrating towards high values of <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> following the autoignition. Examining the same species along a single value of <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref>, we observe again the traverse as well as a single front traveling to the higher <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a small one traveling to the low <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Furthermore, from the two-dimensional distribution the diffusion and production of <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O in larger <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values is evident. The presence of combustion intermediates like <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O in a large range of mixture fractions suggests that in pilot-ignited diesel-ammonia systems we must consider the full mixture fraction evolutions and pollutant generation and that the chemical scheme must be validated for very rich mixtures as well as lean ones.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Temperature distribution at <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g009.tif"/>
</fig>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>
<inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O mass fraction distribution at <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g010.tif"/>
</fig>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>
<inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">C</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O mass fraction distribution at <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g011.tif"/>
</fig>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>Conditional mass fraction of <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O at different instants for the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g012.tif"/>
</fig>
<p>Tracking the temperature as well as the mass fraction for the values of <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponding to most the reactive mixture fraction respectively in <xref ref-type="fig" rid="F13">Figure 13</xref> the rapid increase of temperature is observed reaching around 258 0K after 0.6 ms. Additionally, the pre-ignition species OH is rapidly produced and destroyed. As seen from <xref ref-type="fig" rid="F14">Figure 14</xref> that shows the distribution along the decane-air line, decane is rapidly consumed, as seen by the curvature of the green line, producing also other intermediate species such as CO and <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at low <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Once again, two fronts are seen for most species traveling across <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>HO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> forms three peaks, whereas OH forms two, one around the stoichiometry of the decane and one traveling to the right, indicating two reaction fronts.</p>
<fig id="F13" position="float">
<label>FIGURE 13</label>
<caption>
<p>Time evolution of the temperature and the OH mass fraction at (<inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) &#x3d; (<inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g013.tif"/>
</fig>
<fig id="F14" position="float">
<label>FIGURE 14</label>
<caption>
<p>Conditional mass fractions of various species along the line <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0 and at <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0.1 ms. Conditions as in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g014.tif"/>
</fig>
<p>Various species due to the presence of ammonia are also observed. In <xref ref-type="fig" rid="F15">Figure 15</xref> it is seen that the <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O is generated around the ignition point but is eventually mainly produced in higher values of <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where the concentration of ammonia is greater (<xref ref-type="fig" rid="F16">Figure 16</xref>). The initial front of <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O has an interesting shape in the <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> distribution. The front becomes significantly thicker although the peak <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O is reduced as it moves to larger <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> diffusing at the same time towards the <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> line the same way the <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O is diffusing towards line <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> consumption is more clear in <xref ref-type="fig" rid="F17">Figure 17</xref> where ammonia (the black line) is starting to be consumed (the curve assumes a curvature) while intermediate species such as NO and <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are produced. In this figure, different species take very different shapes. The NO forms a double front while the <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O has one wide peak as seen before.</p>
<fig id="F15" position="float">
<label>FIGURE 15</label>
<caption>
<p>Mass fraction of <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g015.tif"/>
</fig>
<fig id="F16" position="float">
<label>FIGURE 16</label>
<caption>
<p>Mass fraction of <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mtext>O</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g016.tif"/>
</fig>
<fig id="F17" position="float">
<label>FIGURE 17</label>
<caption>
<p>Conditional mass fractions as a function of <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the indicated <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0.1 ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g017.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-2">
<title>3.2.2 Intermediate phase</title>
<p>After autoignition, the flame grows across both mixture fractions. The diffusion flame of decane-air with no <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">(</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="false">)</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is eventually fully ignited and there are mixed flame structures for <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with progressively more presence of <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F18">Figure 18</xref> shows the <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> distributions (i.e., along the ammonia-air line) of various species at a long time after ignition and for <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0.097, i.e., slightly richer than stoichiometry for decane. The consumption of <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>NH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes clear, while the generation of <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O due to the consumption of decane is also evident. Hydrogen is growing due to the decomposition of ammonia and the pyrolysis of decane. OH is peaks at the decane-air flame (i.e., somewhere at the line <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and is consumed at higher values of <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F18" position="float">
<label>FIGURE 18</label>
<caption>
<p>Conditional mass fractions vs. <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at the indicated <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>5.0 ms and the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g018.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-3">
<title>3.2.3 Ignition of line <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>The line <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> corresponds to the air ammonia mixing line. Due to the Amplitude Mapping Model that gives <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 0 at <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, no species reach this line from higher mixture fractions. As a result, due to the modelling choice of the scalar dissipation model (which is the usual model in both flamelet and CMC models), this boundary follows its own characteristic time evolution. There are again pre-ignition species such as <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>HO</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that are rapidly produced and consumed as well as some products such as <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>H</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (not shown). We also see that <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O is produced during the consumption of ammonia, which is depicted in <xref ref-type="fig" rid="F19">Figure 19</xref> where a single front forms. This front again travels to larger <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> values and peaks around the stoichiometry of ammonia. The same is true for the temperature distribution in <xref ref-type="fig" rid="F20">Figure 20</xref>. Initially, as seen even after 1 ms the distribution is exactly the same as the initial conditions. At some point, the line starts igniting eventually forming a front that is heading to larger <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The maximum temperature is smaller, as expected from pure ammonia, in this region. The distribution at the latest time shown in <xref ref-type="fig" rid="F20">Figure 20</xref> is similar to a conventional non-premixed autoigniting system at the moment of autoignition (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Mastorakos, 2009</xref>).</p>
<fig id="F19" position="float">
<label>FIGURE 19</label>
<caption>
<p>
<inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O along <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at different time instants for the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g019.tif"/>
</fig>
<fig id="F20" position="float">
<label>FIGURE 20</label>
<caption>
<p>Temperature distribution along <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at different time instants for the conditions of <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g020.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s3-2-4">
<title>3.2.4 Effects of scalar dissipation rates</title>
<p>Simulations with various values of scalar dissipation were performed. Examining <xref ref-type="fig" rid="F21">Figures 21</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F22">22</xref> we observe that a positive cross-scalar dissipation rate leads to later ignition in comparison to a negative cross scalar dissipation rate. Additionally, we observe that for a higher magnitude of scalar dissipation rate the ignition is delayed in comparison to the smaller ones. Moreover, the difference in ignition time when the scalar dissipation rate is small is insignificant, as suggested by <xref ref-type="bibr" rid="B13">Mastorakos (2009)</xref> from analysis of autoignition in single mixture fraction. As the scalar dissipation increases, eventually autoignition does not occur, as expected (not shown here). Analyzing the evolution of the solution from <xref ref-type="fig" rid="F23">Figure 23</xref> it is evident that the diffusion of radicals is altered judging from the conditional mass fraction of <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O. The phenomenon again is slower for the positive cross-scalar dissipation rate. It is interesting that for high scalar dissipation rates <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the diffusion of the radicals is faster to higher <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> but with lower magnitude. The small scalar dissipation rate produces a thinner front with a higher concentration.</p>
<fig id="F21" position="float">
<label>FIGURE 21</label>
<caption>
<p>Distributions in <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space of the temperature at <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>0.1 ms. From top left going clockwise: <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1 <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;0.5 <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 10 <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 5 <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 50 <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;25 <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 25 <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;12.5 <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g021.tif"/>
</fig>
<fig id="F22" position="float">
<label>FIGURE 22</label>
<caption>
<p>Distributions in <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space of the temperature at <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>1.0 ms. From top left going clockwise: <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1 <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;0.5 <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 10 <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 5 <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 50 <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;25 <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 25 <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;12.5 <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g022.tif"/>
</fig>
<fig id="F23" position="float">
<label>FIGURE 23</label>
<caption>
<p>Distributions in <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> space of the <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>CH</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>O at <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>1.0 ms. From top left going clockwise: <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 1 <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;0.5 <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 10 <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 5 <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(C)</bold> <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 50 <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;25 <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <bold>(D)</bold> <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; 25 <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>N</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> &#x3d; &#x2212;12.5 <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>s</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fmech-10-1498820-g023.tif"/>
</fig>
<p>Other findings include the following: as the scalar dissipation rate increases slightly smaller temperatures and slightly reduced amounts of radicals are observed. An interesting point is that, due to the different scalar dissipation rates, each mixture ignites in a different <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b7;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This suggests that each fuel might be behaving differently concerning the scalar dissipation rates as each fuel has its own critical scalar dissipation rate (the scalar dissipation rate over which ignition does not take place due to the very strong mixing). As the decane is already very reactive, this leads to very high critical scalar dissipation rates for the decane-ammonia mixture. However, high values of scalar and cross-scalar dissipation rates do not allow the ammonia-air line to ignite. Also, it is observed that the production of some radicals and pollutants is changing.</p>
<p>In general, it is observed that high values of scalar dissipation rates can slow down reactions and therefore delay autoignition in those areas. On the contrary, the low scalar dissipation rates allow for the accumulation of species with time and temperature for the reactions to occur faster and more strongly. As a result in the general case of a flow, the mixture is expected to firstly ignite in the regions with low scalar dissipation rates and less intense mixing.</p>
<p>It is evident that for use in a turbulent reacting flow simulation, the magnitude of the two scalar dissipation rates, but also of the cross scalar dissipation rate, can make a large difference to the autoignition time and the evolution of species, and hence pollutants, as a function of time. Further research is needed in this area.</p>
</sec>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s4">
<title>4 Conclusion</title>
<p>Simulations in a two-dimensional mixture fraction space with prescribed scalar dissipation and cross scalar dissipation rates were performed to provide insights to non-premixed autoignition of a decane-ammonia-air system. Such situations may be expected in novel ammonia engines with direct injection of both fuels and the present results offer some basic understanding of the underlying canonical problems. Due to its higher reactivity, decane ignites first and then this creates reaction fronts that move across both mixture fractions to establish eventually the non-premixed flames. For low values of the scalar dissipation, its value does not affect the autoignition time significantly, however for large values autoignition is delayed. The cross-scalar dissipation (sign and magnitude) can make a large difference in the evolution of the system, as it affects the diffusion of heat and species from the autoignition spot to the remaining unburnt fluid. Positive cross scalar dissipation leads to later autoignition compared to negative values, suggesting a diffusion of radicals into the ammonia-air mixture that act as a sink, hence delaying thermal runaway.</p>
<p>The present results provide a first evaluation of Doubly-Conditioned Moment Closure for hydrocarbon-ammonia systems and the results suggest that care is needed with the modelling of the cross scalar dissipation rate.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusions of this article will be made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s6">
<title>Author contributions</title>
<p>AK: Data curation, Formal Analysis, Investigation, Methodology, Writing&#x2013;original draft. EM: Conceptualization, Funding acquisition, Investigation, Project administration, Resources, Supervision, Writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s7">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This research was partly funded by the National Research Foundation (NRF), Prime Minister&#x2019;s Office, Singapore, under its Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) programme.</p>
</sec>
<ack>
<p>We wish to thank Drs. S. Gkantonas and B. Hariskrishnan for their help with the code. This research was partly funded by the National Research Foundation (NRF), Prime Minister&#x2019;s Office, Singapore, under its Campus for Research Excellence and Technological Enterprise (CREATE) programme. For the purpose of open access, the authors have applied a Creative Commons Attribution (CC BY) license to any Author Accepted Manuscript version arising from this submission.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s9">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alan</surname>
<given-names>C. H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1983</year>). <source>Odepack, a systemized collection of ode solvers</source>. <publisher-loc>Washington</publisher-loc>, <publisher-name>Scientific computing</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bilger</surname>
<given-names>R. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1993</year>). <article-title>Conditional moment closure for turbulent reacting flow</article-title>. <source>Phys. Fluids A Fluid Dyn.</source> <volume>5</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>436</fpage>&#x2013;<lpage>444</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.858867</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chakraborty</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Cant</surname>
<given-names>R. S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Effects of turbulence on spark ignition in inhomogeneous mixtures: a direct numerical simulation (dns) study</article-title>. <source>Combust. Sci. Technol.</source> <volume>179</volume> (<issue>1-2</issue>), <fpage>293</fpage>&#x2013;<lpage>317</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00102200600809555</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chin</surname>
<given-names>L. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Foscoli</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Evans</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A comparison of alternative fuels for shipping in terms of lifecycle energy and cost</article-title>. <source>Energies</source> <volume>14</volume> (<issue>24</issue>), <fpage>8502</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/en14248502</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Curran</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Onorati</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Payri</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kumar Agarwal</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Arcoumanis</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bae</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>The future of ship engines: renewable fuels and enabling technologies for decarbonization</article-title>. <source>Int. J. Engine Res.</source> <volume>25</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>85</fpage>&#x2013;<lpage>110</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/14680874231187954</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Harikrishnan</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gkantonas</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <source>LES-DCMC of dual-fuel ignition problems</source>. <publisher-name>American Institute of Aeronautics and Astronautics</publisher-name>.<pub-id pub-id-type="doi">10.17863/CAM.104482</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="book">
<collab>International Maritime Organization</collab> (<year>2015</year>). <source>Third IMO GHG study 2014</source>. <publisher-loc>London</publisher-loc>: <publisher-name>International Maritime Organization</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Joung</surname>
<given-names>T.-H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kang</surname>
<given-names>S.-G.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lee</surname>
<given-names>J.-K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahn</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The imo initial strategy for reducing greenhouse gas (ghg) emissions, and its follow-up actions towards 2050</article-title>. <source>J. Int. Marit. Saf. Environ. Aff. Shipp.</source> <volume>4</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/25725084.2019.1707938</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Klimenko</surname>
<given-names>A. Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bilger</surname>
<given-names>R. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Conditional moment closure for turbulent combustion</article-title>. <source>Prog. Energy Combust. Sci.</source> <volume>25</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>595</fpage>&#x2013;<lpage>687</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0360-1285(99)00006-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kronenburg</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Double conditioning of reactive scalar transport equations in turbulent nonpremixed flames</article-title>. <source>Phys. Fluids</source> <volume>16</volume> (<issue>7</issue>), <fpage>2640</fpage>&#x2013;<lpage>2648</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1758219</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Lin Tay</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Numerical investigation on the combustion and emissions of a kerosene-diesel fueled compression ignition engine assisted by ammonia fumigation</article-title>. <source>Appl. Energy</source> <volume>204</volume>, <fpage>1476</fpage>&#x2013;<lpage>1488</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apenergy.2017.03.100</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="web">
<collab>MAN Energy Solutions</collab> (<year>2023</year>). <article-title>Man bw two-stroke engine operating on ammonia</article-title>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.man-es.com/docs/default-source/marine/tools/man-b-w-two-stroke-engine-operating-on-ammonia.pdf">https://www.man-es.com/docs/default-source/marine/tools/man-b-w-two-stroke-engine-operating-on-ammonia.pdf</ext-link>, (Accessed August 21, 2024)</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Ignition of turbulent non-premixed flames</article-title>. <source>Prog. Energy Combust. Sci.</source> <volume>35</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>57</fpage>&#x2013;<lpage>97</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.pecs.2008.07.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>O&#x2019;Brien</surname>
<given-names>E. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jiang</surname>
<given-names>T.-L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1991</year>). <article-title>The conditional dissipation rate of an initially binary scalar in homogeneous turbulence</article-title>. <source>Phys. Fluids A Fluid Dyn.</source> <volume>3</volume> (<issue>12</issue>), <fpage>3121</fpage>&#x2013;<lpage>3123</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.858127</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Perini</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Galligani</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reitz</surname>
<given-names>R. D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>An analytical jacobian approach to sparse reaction kinetics for computationally efficient combustion modeling with large reaction mechanisms</article-title>. <source>Energy and Fuels</source> <volume>26</volume> (<issue>8</issue>), <fpage>4804</fpage>&#x2013;<lpage>4822</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1021/ef300747n</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Perry</surname>
<given-names>B. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mueller</surname>
<given-names>M. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Masri</surname>
<given-names>A. R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>A two mixture fraction flamelet model for large eddy simulation of turbulent flames with inhomogeneous inlets</article-title>. <source>Proc. Combust. Inst.</source> <volume>36</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>1767</fpage>&#x2013;<lpage>1775</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.proci.2016.07.029</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Peters</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Turbulent combustion</article-title>. <source>Meas. Sci. Technol.</source> <volume>12</volume> (<issue>11</issue>), <fpage>2022</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/0957-0233/12/11/708</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Philip</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Modelling of spray combustion with doubly conditional moment closure</article-title>. <source>Flow, Turbulence and Combustion</source>. <volume>96</volume>, <fpage>933</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Philip Sitte</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mastorakos</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Large eddy simulation of a spray jet flame using doubly conditional moment closure</article-title>. <source>Combust. flame</source> <volume>199</volume>, <fpage>309</fpage>&#x2013;<lpage>323</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.combustflame.2018.08.026</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Poinsot</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Veynante</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). <source>Theoretical and numerical combustion</source>. <publisher-loc>Philadeplhia</publisher-loc>: <publisher-name>RT Edwards Inc.</publisher-name>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ramanathan</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dharmalingam</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Thangarasu</surname>
<given-names>V.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <source>Advances in clean energy</source>. <publisher-loc>Boca Raton</publisher-loc>: <publisher-name>CRC Press</publisher-name>. <volume>1</volume>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1201/9781003055686</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Simon</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mason</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Broderick</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Larkin</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Shipping and the paris climate agreement: a focus on committed emissions</article-title>. <source>BMC Energy</source> <volume>2</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>5</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s42500-020-00015-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Thorsen</surname>
<given-names>L. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jensen</surname>
<given-names>M. S. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pullich</surname>
<given-names>M. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Christensen</surname>
<given-names>J. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hashemi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Glarborg</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>High pressure oxidation of nh3/n-heptane mixtures</article-title>. <source>Combust. Flame</source> <volume>254</volume>, <fpage>112785</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.combustflame.2023.112785</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tolga Kurumus</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bhattacharya</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tamadonfar</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kaario</surname>
<given-names>O.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>A skeletal mechanism for n-dodecane/ammonia combustion and an open-source reaction scheme optimization tool</article-title>. <source>Fuel</source> <volume>373</volume>, <fpage>132168</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.fuel.2024.132168</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="confproc">
<collab>United Nations</collab> (<year>2018</year>). <article-title>Review of Maritime transport 2018</article-title>, in <conf-name>United Nations Conference on Trade and Development (UNCTAD)</conf-name>, <conf-loc>Geneva</conf-loc>, <conf-date>30 December 1964</conf-date>.</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<collab>UNFCCC</collab> (<year>2024</year>). <article-title>United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC)</article-title>. <source>The paris agreement</source>. <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://en.wikipedia.org/wiki/United_Nations_Framework_Convention_on_Climate_Change">https://en.wikipedia.org/wiki/United_Nations_Framework_Convention_on_Climate_Change</ext-link> (Accessed: 2024-January-23</comment>).</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Valera-Medina</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiao</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Owen-Jones</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>David</surname>
<given-names>W. I. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bowen</surname>
<given-names>P. J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2018</year>). <article-title>Ammonia for power</article-title>. <source>Prog. Energy Combust. Sci.</source> <volume>69</volume>, <fpage>63</fpage>&#x2013;<lpage>102</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.pecs.2018.07.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wong</surname>
<given-names>A. Y. H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Selin</surname>
<given-names>N. E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Eastham</surname>
<given-names>S. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mouna&#xef;m-Rousselle</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Allroggen</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Climate and air quality impact of using ammonia as an alternative shipping fuel</article-title>. <source>Environ. Res. Lett.</source> <volume>19</volume>, <fpage>084002</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1748-9326/ad5d07</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>P.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watanabe</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A simplified two-mixture-fraction-based flamelet modelling and its validation on a non-premixed staged combustion system</article-title>. <source>Combust. Theory Model.</source> <volume>27</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>37</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/13647830.2022.2144460</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>X.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2024</year>). <article-title>Ammonia marine engine design for enhanced efficiency and reduced greenhouse gas emissions</article-title>. <source>Nat. Commun.</source> <volume>15</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>2110</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/s41467-024-46452-z</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>