Tese: Redução de complexidade da cinética química da combustão
Aluno(a) : Américo Barbosa da Cunha Jr.Orientador(a): Luís Fernando Silva
Área de Concentração: Termociências
Data: 19/08/2010
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17685@1
Resumo: O desenvolvimento de modelos computacionais para simulação de escoamentos reativos operando em regime de turbulência requer a solução das equações diferenciais parciais que representam os balanção de massa, quantidade de movimento, espécies químicas e energia. Além disso, as reações químicas do modelo necessitam de um mecanismo cinético detalhado para descrição dos fenômenos físico-químicos associados. Um dos maiores desafios encontrados é a rigidez da simulação numérica desses modelos e a natureza nío linear do termo de produção das espécies químicas. Esta dissertação apresenta uma revisío das principais técnicas disponíveis na literatura para o desenvolvimento de modelos reduzidos de cinética química, em particular para a combustío, bem como de técnicas para solução eficiente dos modelos de escoamentos reativos. Após uma apresentação da formulação matemática associada, a metodologia denominada tabulação adaptativa in situ (ISAT) é implementada e avaliada quanto a sua acurácia, eficiência e uso de memória na simulação de alguns reatores modelo homogêneo. Avalia-se a combustío de misturas de metano/ar e monóxido de carbono/oxigênio cujos mecanismos cinéticos tem 4 e 52 espécies, 3 and 325 reações respectivamente. Os resultados destas simulações indicam que a presente implementação da técnica ISAT tem erro relativo global inferior a 0,4%. Além disso, o algoritmo ISAT propiciou ganhos, em termos de tempo computacional, de até 46% quando comparado a simulaçãoo direta da cinética detalhada. Entretanto, em termos de utilização da memória, a implementação desenvolvida da técnica ISAT se mostrou excessivamente exigente.