[pt] Neste trabalho se apresenta um estudo experimental e
numérico de escoamentos turbulentos quimicamente reativos
em um queimador tipo obstáculo. O objetivo principal é
estudar uma chama turbulenta não pré-misturada de
configuração geométrica simples. Esta chama, que queima gás
natural e ar, é estabilizada por um queimador tipo
obstáculo. Inicialmente um estudo bibliográfico do estado
da arte de experimentos e da comparação entre experimentos
e modelagem neste tipo de queimador é apresentado. Na
sequência, a formulação matemática, clássica, de dinâmica
dos fluidos computacional é exposta, seguida da
apresentação da técnica de medição empregada nos
experimentos, a fluorescência induzida por plano laser
(PLIF). A discussão dos resultados obtidos neste trabalho é
divida em três etapas. Na primeira, comparam-se os
resultados de modelagem computacional usando quatro modelos
de turbulência e dois modelos de combustão com dados
experimentais encontrados na literatura. Esta comparação
coloca em evidência o conjunto de modelos que possui melhor
capacidade preditiva no que diz respeito a este tipo de
configuração. A segunda etapa consiste na apresentação dos
resultados experimentais obtidos, os quais permitem
caracterizar, em três regimes de combustão distintos, a
presença de uma espécie química existente durante o
processo de combustão, no caso, o radical hidroxila (OH).
Esta caracterização é realizada pelo exame tanto da
estrutura instantânea da chama turbulenta quanto da média.
Por fim, comparam-se os resultados da modelagem com aqueles
obtidos no presente aparato experimental. Esta comparação
coloca em evidência as deficiências dos modelos clássicos
de combustão empregados e indica a necessidade de serem
realizadas medidas simultâneas de velocidade e de
concentração de espécies químicas que possibilitem o
desenvolvimento de novos modelos de combustão em escoamento
turbulento. / [en] This work presents an experimental and numerical study of
turbulent
chemically reactive flows in a bluff body type burner. The
main objective of the
present work is to study a non-premixed turbulent flame on
a simple geometric
configuration. This flame, which burns natural gas and air,
is stabilized
downstream to a bluff-body. Initially, literature is
reviewed on the previous
experimental and modeling studies which have been performed
on this kind of
burner. Then, the mathematical formulation of computational
fluid dynamic
problem is presented. This is followed by the introduction
of the experimental
measurements techniques which involve planar laser induced
fluorescence (PLIF).
The discussion of results obtained in this work is divided
in three sections. First, a
comparison is made between numerical simulations, using
four different turbulent
models and two different combustion models, and
experimental data found in the
literature. Is allows to assess capacity of the different
models to predict the
reactive flow configuration studied. The second section
presents the experimental
results obtained for three combustion regimes, which are
characterized by laser
induced fluorescence emission of the hydroxil radical
species (OH). This
characterization involves the analysis the instantaneous
and the average structure
of the turbulent flame. Finally, the modeling results are
compared to the
experimental data obtained. This comparison in evidences
the necessity to
perform the simultaneous measurement of velocity and
chemical species
concentration in order to allow for the development of new
models of combustion
in turbulent flows.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:11881 |
| Date | 07 July 2008 |
| Creators | LUIS ENRIQUE ALVA HUAPAYA |
| Contributors | LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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