[pt] O presente trabalho tem como finalidade avaliar os
diferentes modelos
de mistura para o cálculo da combustão de reagentes pré-
misturados utilizando a abordagem de Reator Parcialmente
Misturado (PaSR). Os modelos
de mistura considerados neste trabalho foram os modelos
IEM estendido,
Langevin e Langevin estendido. Investiga-se aqui o grau de
mistura previsto
por tais modelos e sua influência sobre as propriedades
termoquímicas em
um processo de combustão.
A primeira parte deste trabalho consiste na apresentação e
avaliação
destes modelos de mistura, considerando-se um campo
escalar inerte em
presença de um campo turbulento homogêneo e isotrópico.
Uma vez que
estes modelos de mistura envolvem formulações do tipo
estocástico, sua
implementação foi realizada utilizando o método de Monte
Carlo, mediante
a utilização de esquemas numéricos adequados à resolução
de equações
diferenciais estocásticas. Assim, estuda-se a evolução da
Função Densidade
de Probabilidade (PDF) e das principais propriedades do
campo escalar para
cada modelo implementado. Os resultados obtidos também são
comparados
com simulação numérica direta e com resultados analáticos
disponsáveis. Um
ótimo acordo em termos qualitativos e quantitativos é
obtido.
A segunda parte deste trabalho utiliza estes modelos para
o estudo
numérico de um PaSR no qual são modelados os processos
difusivos e reativos presentes durante a combustão. O PaSR
é usado para avaliar a influência
dos modelos de mistura nas propriedades termoquímicas da
mistura em uma
situação de combustão de tipo pré-misturada, que é
modelada utilizando-se
uma variável de progresso de uma reação. Os resultados
obtidos com os diferentes modelos de mistura são
comparados para diferentes regimes de funcionamento do
PaSR, mostrando que, em situações de mistura rápida e
reação
intensa, os diferentes modelos apresentam resultados
similares. Porém, nos
casos de mistura lenta e reação moderada, discrepancias
importantes são
observadas entre os resultados dos modelos; as quais
atingem até 65% para
o valor médio da variável de progresso da reação. / [en] The present work evaluates several mixing models for the
prediction
of premixed combustion in a Partially Stirred Reactor
(PaSR). The models
considered in this work were the extended IEM, Langevin
and extended
Langevin models. The degree of mixing and its influence on
the termochemical properties in a combustion process are
investigated here.
The first part of this work consists on the presentation
and the assesment of these mixing models in which a single
scalar field was considered in
presence of a homogeneous and isotropic turbulent field.
Since these mixing
models involve stochastic terms, their implementation is
performed by the
Monte Carlo method using numerical schemes which solve the
corresponding Stochastic Differential Equations (SDE). The
evolution of the Probability Density Function (PDF) and
the main properties for a single scalar
field are studied for each mixing model. The numerical
results are compared
with Direct Numerical Simulation and available analytical
results. Excellent
qualitative and quantitative agreements are obtained.
In the second part of this work, mixing models are used
for numerical
simulation of a PaSR where the diffusive and reactive
processes occur. The
PaSR is used to assess the mixing model influence on the
termochemical
properties of the mixture in a premixed combustion
process, which is
modeled using a reaction progress variable. The results
obtained with
the different mixing models are compared in several
operating regimes of
the PaSR, showing that when mixing is fast and reaction is
intense, the
different models lead to similar results. However, when
mixing is slow and
reaction is weak, important discrepancies are observed
between the model
results, which reach 65%, as far as the averaged reaction
progress variable
is concerned
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:11018 |
| Date | 11 December 2007 |
| Creators | ELDER MARINO MENDOZA ORBEGOSO |
| Contributors | LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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