[pt] O presente trabalho apresenta uma análise experimental da combustão turbulenta de sprays de etanol, mediante o uso de técnicas de diagnóstico laser, em queimadores tipo obstáculo. São empregadas a fluorescência induzida por plano laser (PLIF) do radical hidroxila (OH), para mapear a frente de chama, a velocimetria por imagens de partículas (PIV), para determinar o campo de velocidades das gotas do spray e Shadowgraphy, para obter o diâmetro e velocidade de gota. Uma caracterização da estrutura do escoamento de ar a jusante do corpo rombudo é realizada com PIV estéreo para diferentes números de Reynolds. Os resultados mostram uma similitude do escoamento na zona de recirculação. As maiores flutuações turbulentas de velocidades são encontradas na região de vórtice e indicam anisotropia no tensor de Reynolds. Os resultados de Shadowgraphy revelam que as gotas do spray não são perfeitamente esféricas em regiões perto do atomizador. O diâmetro médio Sauter (SMD) foi medido em varias posições na região de recirculação. As gotas de maior diâmetro apresentaram as maiores velocidades e as pequenas são ligeiramente desviadas pela zona de recirculação nas regiões mais afastadas da linha central. Os experimentos reativos realizados com diversos valores de vazão de etanol e ar indicam que a frente de chama é descolada do queimador, sua forma é determinada principalmente pela vazão de etanol e a intensidade de luminescência é aumentada com a velocidade do ar. Em alguns casos o escoamento de ar muda a forma do spray. Uma quantidade de gotas apreciável sempre consegue atravessar a frente de chama. O campo de velocidade das gotas é influenciado pelo incremento da velocidade do escoamento anular de ar. / [en] This work presents an experimental analysis of turbulent combustion of ethanol sprays through the use of laser diagnostic techniques in a bluff-body burner. Are employed the planar laser-induced fluorescence (PLIF) of the hydroxyl (OH), to map the flame front, the particle image velocimetry (PIV) to determine the velocity field of the spray droplets and Shadowgraphy to obtain the droplet diameter and velocity. A characterization of the structure of the air flow downstream of the bluff-body is performed with stereo PIV at different Reynolds numbers. The results evidence flow similarity in the recirculation zone. The largest turbulent velocity fluctuations are found in the vortex region, which implies the anisotropy of the Reynolds stresses. The results of Shadowgraphy indicate that the spray droplets are not perfectly spherical near the atomizer. The evolution of Sauter mean diameter (SMD) is measured at various positions at the recirculation region. The largest diameter droplets have the highest velocity and the smaller are slightly deviated by recirculation zone in the far furthest from the centerline. The reactive experiments are performed with different ethanol and air flow rates and indicate that the flame front is detached from the burner, the shape is determined by the ethanol flow rate and the luminescence intensity increases with the air velocity. In some case the air flow changes the shape of the spray. An appreciable number of droplets always passe through the flame front. The velocity of the droplets is influenced by the increase of speed air velocity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:23360 |
| Date | 20 August 2014 |
| Creators | JUAN JOSE CRUZ VILLANUEVA |
| Contributors | LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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