Tese: Estudo experimental de chamas turbulentas não pré-misturadas empregando simultaneamente as técnicas de diagnóstico laser PLIF e PIV
Aluno(a) : Nattan Roberto CaetanoOrientador(a): Luis Fernando Silva
Área de Concentração: Termociências
Data: 16/04/2012
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=22809@1
Resumo: O escoamento em um queimador tipo “Bluff-Body” é estudado experimentalmente. Este queimador, representativo daqueles que podem ser encontrados em fornos industriais, propicia um amplo acesso óptico, fornecendo assim, as condições necessárias para um estudo detalhado da combustío em escoamentos turbulentos. Sío realizadas medições simultâneas da luminosidade emitida pela fluorescência induzida do radical químico Hidroxila (OH) e do campo de velocidade do escoamento aplicando as técnicas de Fluorescência Induzida por Plano Laser (PLIF) e Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), respectivamente. A análise de incerteza das medições realizada mostrou que no caso reativo as incertezas experimentais associadas às técnicas PIV e PLIF, sío de 15% e 25%, respectivamente. O estudo de dois casos quimicamente inertes, um com o escoamento dominado pelo jato e outro pela esteira, serve de base para o cálculo das incertezas nas medições e na análise da estrutura do escoamento. Em seguida sío estudados diversos regimes de combustío utilizando diferentes vazões de combustível Gás Natural e ar. As características da frente de chama e as estruturas do escoamento a jusante da superfície do queimador sío analisadas através da distribuição da fluorescência de OH e dos campos de velocidade medidos. A imagem média permite verificar a posição do escoamento em que a chama se estabiliza, além de indicar a superfície de estequiometria e a altura média de ancoramento da chama. Os valores de RMS da fluorescência de OH indicam a flutuação da frente de chama, tanto na posição quanto na intensidade. As imagens instantâneas e médias do campo de velocidade sobreposto pela frente de chama permitem verificar que as extinções locais existentes nas chamas instantâneas, acarretam uma imagem de chama média com menor intensidade. Uma análise do tensor de Reynolds do escoamento é realizada à luz da hipótese de Boussinesq, ou seja, é investigada a pertinência do mecanismo de conexío entre a taxa de deformação média do escoamento e as tensões de Reynolds, a fim de examinar o desvio em relação à isotropia da turbulência. Os resultados dos casos reativos sío semelhantes aos inertes, no que se refere à conexío entre taxa de deformação média e as tensões de Reynolds. Os escoamentos dominados pelo jato apresentam maiores taxas de deformação na fronteira entre o jato e a esteira, enquanto que os escoamentos dominados pela esteira apresentam maiores valores de taxa de deformação na fronteira da esteira com o escoamento de ar. A hipótese de Boussinesq parece ser aplicável nos casos em que o escoamento é dominado pelo jato, mas nío quando ocorre interrupção deste na regiío de esteira. Os resultados apresentados contribuem para formação de um banco de dados que possibilitará validar novos modelos computacionais destinados para a realização de simulações numéricas, visando a otimizar a combustío e propiciar a construção de queimadores mais eficientes.