Study of progress variable definition of flamelet-based models using optimization algorithm - Maders, Lisandro Candiani (2018)
A definição da variável de progresso em técnicas de redução baseadas nos modelos de flamelets é geralmente escolhida arbitrariamente ou baseada na experiência do usuário. No entanto, quando sistemas complexos de combustão são objeto de interesse, tais escolhas podem se tornar nada triviais. No presente trabalho, um método automático para otimizar a definição da variável de progresso é implementado e acoplado com a técnica Flamelet- Generated Manifold (FGM). Esta implementação é baseada em algorítmos de otimização cuja função objetivo a ser minimizada é o requerimento de monotonicidade da variável de progresso. Para avaliar a viabilidade da variável de progresso, não somente o requerimento de monotonicidade foi levado em conta, mas também a representativadade da solução da chama em simulações CFD uni e bi-dimensionais. Faltam trabalhos na literatura nos quais uma variável de progresso otimizada é avaliada em simulações multidimensionais e que discutam o fato do requerimento de monotonicidade não garantir necessariamente uma boa solução. Portanto, neste trabalho, diferentes composições de combustíveis são simuladas em chamas difusivas uni-dimensionais e em queimadores co-flow utilizando tanto a técnica FGM com a variável de progresso otimizada quanto mecanismos detalhados de cinética química. Os resultados mostram que, apesar de uma tendência de bons resultados quando existe monotonicidade da variável de progresso, algumas definições monotônicas apresentaram resultados ruins. Também foi observado uma tendência de bons resultados nas chamas multidimensionais quando as chamas unidimensionais apresentam bons resultados. Notou-se ainda que, quando houve uma boa concordância nas simulações unidimensionais para taxas de deformação correspondentes às regiões que são acessadas no manifold, as simulações multidimensionais tenderam a apresentar bons resultados. A minimização dos gradientes das variáveis do manifold também foi utilizada como função objetivo mas não foram encontradas melhorias nos resultados em termos de representatividade da solução.