El correcto modelamiento de flujos turbulentos representa un reto en la ingeniería hasta el día
de hoy. El modelamiento de la combustión turbulenta resulta aún más complejo, debido a la
interacción entre la cinética química y la turbulencia. El entendimiento del proceso de
combustión turbulenta es clave en el desarrollo de quemadores, ya que deben ser diseñados
para brindar una llama estable. Un mecanismo de estabilización ampliamente empleado es el
de la llama recirculante.
El propósito del presente trabajo es caracterizar numéricamente el flujo turbulento inerte
presente en la estela cercana en un quemador tipo bluff-body utilizando herramientas CFD de
fuente abierta. Los resultados numéricos son comparados y validados con mediciones
experimentales realizadas en la PUC-Rio. Cuatro abordajes numéricos son estudiados: (i)
Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS), (ii) Large Eddy Simulation (LES), (iii) Delayed
Detached Eddy Simulation (DDES) e Improved DDES (IDDES). El primero consiste en
resolver valores promedios de las cantidades físicas y modelar las varianzas. El segundo
consiste en filtrar espacialmente y resolver directamente los vórtices turbulentos grandes,
mientras que se modelan los más pequeños. El tercero y el cuarto están basados en una técnica
híbrida entre RANS y LES.
Para producir los resultados numéricos LES, DDES e IDDES se realizan promedios tanto
temporales como espaciales en la dirección azimutal para reducir el costo computacional de las
simulaciones, aprovechando la simetría del flujo alrededor del eje. Luego, la sensibilidad a la
malla es evaluada utilizando el método de autocorrelaciones espaciales, nuevamente aplicando
un promedio azimutal. Estos promedios implican una transformación de coordenadas de
cartesianas a cilíndricas. Finalmente, los resultados finales muestran que la técnica más apta
para este caso es el LES, seguido por las técnicas híbridas. Si bien el abordaje RANS muestra
un acercamiento cualitativo a los campos de velocidad experimental, este se aleja en la
estructura turbulenta del flujo, siendo el que más diverge de los resultados experimentales.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/23888 |
| Date | 06 December 2022 |
| Creators | Franco Estrada, Ricardo |
| Contributors | Celis Perez, Cesar |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/bachelorThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, Atribución-CompartirIgual 2.5 Perú, http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/pe/ |
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