Análise via fluidodinâmica computacional da combustão do metano sem pré mistura em regime turbulento

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorde Araujo, João Felipe Mitre-
Autor(es): dc.contributorSantos, Lizandro de Sousa-
Autor(es): dc.contributorMoreira, Roger Matsumoto-
Autor(es): dc.contributorAraújo, João Felipe Mitre de-
Autor(es): dc.contributorSantos, Lizandro de Sousa-
Autor(es): dc.contributorMoreira, Roger Matsumoto-
Autor(es): dc.creatorSilva, Matheus de Almeida Rodrigues da-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T17:33:43Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T17:33:43Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-02-23-
Data de envio: dc.date.issued2022-02-23-
Data de envio: dc.date.issued2022-02-14-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/24615-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/752813-
Descrição: dc.descriptionA escolha dos mecanismos cinéticos para a combustão do metano realizada via fluidodinâmica computacional possui grande importância, uma vez que a depender do número de espécies presentes, tais simulações podem demandar grande poder computacional. Neste trabalho, dois mecanismos cinéticos foram comparados afim de verificar a acurácia de um mecanismo reduzido frente a um mecanismo detalhado na modelagem da combustão. Os mecanismos foram avaliados perante a comparação com dados experimentais para uma combustão turbulenta não pré-misturada do metano com a utilização do software open source OpenFOAM®. Os dados referentes à chama do tipo D, que corresponde a uma chama monofásica turbulenta no qual o oxidante e o combustível entram separadamente na câmara foram utilizados como base para comparação experimental, uma vez que tais dados são referência para estudos desse tipo. A geometria se trata de um modelo geométrico bidimensional axissimétrico. As malhas geradas seguiram um fator de redução de aproximadamente 2,3 e após a execução do procedimento voltado para a independência de malha, verificou-se que a malha 2, de 12310 elementos, apresentou boa concordância para ambas cinéticas simuladas, estando suficientemente refinada para ser utilizada nas simulações. Para a cinética, utilizou-se o mecanismo cinético reduzido proposto por Christ (2011) e o mecanismo cinético detalhado GRIMECH 3.0. O tensor de tensão de Reynolds é modelado a partir da hipótese de Boussinesq pelo modelo de turbulência padrão 𝑘 − 𝜀, e a taxa de reação química é descrita pelo Eddy Dissipation Concept (EDC). A simulação é baseada na solução, através do método dos volumes finitos, das equações de conservação de massa, energia, quantidade de movimento e espécies químicas. Entre outros resultados, a solução das equações governantes permite determinar a região onde ocorre a combustão, a distribuição das espécies químicas, os campos de velocidade e a taxa de transferência de calor. O resultado da comparação dos dois mecanismos cinéticos com os resultados experimentais demonstrou boa acurácia para a modelagem da combustão. Entretanto, de modo geral, o mecanismo complexo obteve melhor desempenho nos resultados analisados-
Descrição: dc.descriptionThe choice of kinetic mechanisms for methane combustion carried out via computational fluid dynamics is of great importance, since depending on the number of species present, such simulations can demand great computational power. In this work, two kinetic mechanisms were compared in order to verify the accuracy of a reduced mechanism against a detailed mechanism in combustion modeling. The mechanisms were evaluated by comparing experimental data for non-premixed turbulent combustion of methane using OpenFOAM® open source. The data referring to the D-type flame, which corresponds to a turbulent single-phase flame in which the oxidant and the fuel enter the chamber separately, were used as a basis for experimental comparison, since such data are reference for studies of this type. The geometry is an axisymmetric two-dimensional geometric model. The generated meshes followed a reduction factor of approximately 2.3 and after executing the procedure aimed at mesh independence, it was found that mesh 2, with 12310 elements, showed good agreement for both simulated kinetics, being sufficiently refined to be used in the simulations. For kinetics, we used the reduced kinetic mechanism proposed by Christ (2011) and the detailed kinetic mechanism GRIMECH 3.0. The Reynolds stress tensor is modeled from the Boussinesq hypothesis by the standard 𝑘���������� − 𝜀���������� turbulence model, and the chemical reaction rate is described by the Eddy Dissipation Concept (EDC). The simulation is based on the solution, through the finite volume method, of the conservation equations of mass, energy, momentum and chemical species. Among other results, the solution of the governing equations makes it possible to determine the region where combustion takes place, the distribution of chemical species, the velocity fields and the heat transfer rate. The result of the comparison of the two kinetic mechanisms with the experimental results showed good accuracy for the combustion modeling. However, in general, the complex mechanism performed better-
Descrição: dc.description87 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherNiterói-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectOpenFOAM®-
Palavras-chave: dc.subjectcombustão-
Palavras-chave: dc.subjectturbulência-
Palavras-chave: dc.subjectchama difusiva-
Palavras-chave: dc.subjectmecanismos EDC-
Palavras-chave: dc.subjectFluidodinâmica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectMetano-
Palavras-chave: dc.subjectCombustão-
Palavras-chave: dc.subjectOpenFOAM®-
Palavras-chave: dc.subjectcombustion-
Palavras-chave: dc.subjectturbulence-
Palavras-chave: dc.subjectdiffusion flame-
Palavras-chave: dc.subjectEDC Mechanisms-
Título: dc.titleAnálise via fluidodinâmica computacional da combustão do metano sem pré mistura em regime turbulento-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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