Tese: Contribuição a Simulação das Grandes Escalas de uma Chama Turbulenta Pré-Misturada Estabilizada em um Escoamento a Alta Velocidade
Aluno(a) : Fernando Oliveira de AndradeOrientador(a): Luís Fernando Silva e Arnaud Mura
Área de Concentração: Termociências
Data: 19/06/2009
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=31783@1
Resumo: Uma metodologia híbrida envolvendo simulação de grandes escalas e função densidade probabilidade transportada (LES-PDF) é desenvolvida para realizar simulações de escoamentos turbulentos reativos a baixo número de Mach. Equações de transporte de massa, da quantidade de movimento e de um escalar sío resolvidas em conjunto com uma equação de estado no contexto do método LES. A modelagem da turbulência é realizada pelo modelo clássico de Smagorinsky e a taxa de produção química é representada pela lei de Arrhenius, para reação de combustío única, global e irreversível. As equações de transporte sío discretizadas no espaço e no tempo mediante o uso de esquemas de segunda ordem, sobre malhas cartesianas uniformes, no âmbito do método dos volumes finitos. Os efeitos da turbulência sobre a combustío na escala sub-filtro sío determinados por uma abordagem Lagrangeana da PDF, a qual faz uso da técnica de Monte Carlo: equações diferenciais estocásticas (SDE), equivalentes a equação de Fokker-Plank, sío utilizadas para a variável de progresso da reação química. LES e PDF evoluem simultaneamente, trocando informações a cada passo de integração no tempo, de modo que o campo de velocidade filtrado, a freqüência turbulenta e o coeficiente de difusío sío fornecidos por LES, enquanto o modelo PDF retorna a taxa de reação química filtrada. Devido ao elevado número de partículas empregado no modelo PDF, a paralelização do programa Lagrangeano é realizada, com base na estratégia de decomposição de domínios, implementada no programa Euleriano. O modelo final é usado para simular uma configuração experimental que consiste de uma chama de metano e ar, caracterizada por uma riqueza da mistura de 0,8, estabilizada entre escoamentos paralelos de gases queimados e gases frescos em um canal de seção transversal quadrada constante. Uma comparação detalhada entre os resultados obtidos e os dados experimentais é realizada.