Utilização do método linha-por-linha para avaliação do modelo soma-ponderada-de-gases-cinza em chamas

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Ziemniczak, Aline
• Orientador(a): França, Francis Henrique Ramos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Radiação térmica; Combustão; Soma ponderada de gases cinza
• Palavras-chave em Inglês: Thermal Radiation; LBL; Correlations; Weighted-Sum-of-Gray-Gases; Combustion
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/189927

A transferência de calor por radiação é um problema bastante complexo de ser resolvido devido às altas temperaturas envolvidas, sobretudo em processos de combustão. O cálculo da transferência de calor por radiação envolve propriedades de absorção que variam com a temperatura, concentrações de espécies químicas participantes e o número de onda, sendo assim, faz-se necessária a utilização de modelos espectrais para obtenção de resultados confiáveis com um tempo computacional apropriado. Neste trabalho, a transferência de calor radiativa em uma chama laminar difusiva de metano, modelada como axissimétrica, para condições reais de operação, é analisada numericamente utilizando o software comercial Ansys-Fluent. A equação da transferência radiativa é resolvida espacialmente pelo método das ordenadas discretas (DOM). A modelagem do coeficiente de absorção do meio participante foi realizada através do método da integração linha por linha (LBL), o qual leva em conta cada número de onda disponível para o cálculo da radiação térmica, sua implementação é realizada por meio de rotinas de usuários (UDFs). Os cálculos foram realizados de forma desacoplada - radiação/dinâmica de fluidos computacional (CFD). Os resultados obtidos com o método LBL foram comparados com dados experimentais e com resultados obtidos através do modelo da soma-ponderada-de-gases-cinza (WSGG) com correlações baseadas em banco de dados atuais – HITEMP2010. Essa comparação foi realizada com o propósito de avaliar a exatidão dos resultados obtidos pelo modelo WSGG, uma vez que a solução LBL é considerada uma solução benchmark. Também foi realizada uma análise da resolução quanto à quantidade de números de onda necessárias para a solução LBL apresentar resultados satisfatórios e computacionalmente viáveis. Os resultados encontrados com o método LBL para o fluxo de calor radiativo concordaram de forma satisfatória com os resultados obtidos pelo modelo WSGG mostrando, que apesar da simplicidade o modelo WSGG é capaz de prever eficientemente a transferência de calor por radiação em problemas de combustão, da mesma forma que para com os dados experimentais.