Desenvolvimento de um modelo para análise do campo acústico gerado por chamas difusivas

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Carpes, Charles Quevedo
• Orientador(a): De Bortoli, Álvaro Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Acústica; Simulação numérica; Ondas; Combustão
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/132223

A combustão possuí inúmeras aplicações comerciais e industriais. Consequentemente, o entendimento dos processos de combustão possuí elevado valor comercial em diferentes setores como aviação, transportes, produção de energia, entre outros. Diversos equipamentos utilizam uma chama para realizar a conversão de energia através da queima. Exemplos desses dispositivos são os fornos industriais e as turbinas a gás. Garantir que a chama permaneça acesa por tempo indeterminado é um problema comum na etapa de desenvolvimento desses queimadores. Por este motivo, muitas pesquisas são realizadas para entender os mecanismos envolvidos na estabilização de uma chama. Em particular, o estudo dos fenômenos termoacústicos tem ganhado destaque nos últimos anos, pois verificou-se que mesmo pequenas oscilações acústicas, isto é oscilações de pressão, podem interferir na estabilidade de uma chama e reduzir a eficiência do queimador. Alguns efeitos da interação da chama com o campo acústico ainda não estão totalmente compreendidos e os modelos utilizados para descrever esses sistemas são ainda raros ou restritos. Considerando essa situação, o presente trabalho busca combinar os modelos existentes e propor um equacionamento que possibilite analisar a acústica de chamas de maneira rápida e suficientemente precisa. O número de equações resolvidas numericamente é reduzido através do desacoplamento da parte química do problema e sua solução é feita previamente de forma analítica. O conjunto de equações obtido nesse processo é implementado em uma linguagem de programação e são realizados 3 testes para comparar a precisão dos dados obtidos com os dados presentes na literatura. Verifica-se que é possível obter boa concordância com os dados experimentais mesmo após algumas simplificações e o desacoplamento das equações químicas. Como o número de equações resolvidas numericamente ´e menor, o custo computacional do problema também é reduzido. Acredita-se que o conjunto de equações apresentado possa ser melhorado continuamente e que possa ser aplicado para finalidades comerciais, de pesquisa e de desenvolvimento na ´area de queimadores de alto desempenho.