Modelagem e simulação de chamas difusivas turbulentas de etanol

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Vaz, Francieli Aparecida
• Orientador(a): De Bortoli, Álvaro Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Etanol; Chamas : Difusão
• Palavras-chave em Inglês: Diffusion flame; Ethanol; Reduced kinetic mechanism; Turbulence
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/80525

Neste trabalho apresenta-se uma modelagem e a simulação de chamas difusivas turbulentas de etanol. A pesquisa trata da simulação da mistura molecular envolvendo reações químicas e combustão. Como os modelos de cinética química detalhada podem tornar-se computacionalmente proibitivos, por possuírem inúmeras reações e várias espécies, modelos cinéticos reduzidos são adotados. O mecanismo de oxidação do etanol utilizado possui 372 reações elementares e 56 espécies. Para diminuir a rigidez do sistema de equações rea- tivas resultantes, desenvolveu-se um mecanismo reduzido através do Método de Redução Sistemático, que usa as hipóteses de equilíbrio parcial e de regime permanente. A técnica Reaction Difusion Manifolds (REDIM), que aplica o conceito de variedade invariante, também foi implementada. A formulação Euleriana é utilizada para resolver as equações governantes da fase gasosa, que incluem as equações de Navier-Stokes, fração de mistura, fração mássica das espécies e temperatura. O efeito das gotas, fase líquida, é considerado pela introdução de termos fonte apropriados nas equações da fase gasosa. A Simulação em Grandes Escalas é utilizada para representar o fluxo turbulento com o modelo submalha de Smagorinsky para modelar a viscosidade turbulenta. Na simulação numérica adota-se o método de diferenças finitas com um sistema não oscilatório do tipo Total Variation Diminishing (TVD). O domínio é um queimador tridimensional com malha não uniforme para garantir a eficiência e precisão nos resultados em regiões onde o refinamento faz-se necessário. Para validar o modelo, além dos resultados numéricos para chamas difusivas de etanol, também realiza-se testes numéricos para chamas difusivas de metano e metanol, e os resultados obtidos comparam favoravelmente com dados encontrados na literatura.