TAZ-PFC-2014-055


Modelado y simulación de llamas laminares de gas con distintos grados de premezcla

Negro Cubel, Benjamín
García Camprubí, María (dir.) ; Fueyo Díaz, Norberto (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2014
Ciencia y Tecnología de Materiales y Fluidos department, Mecánica de Fluidos area

Ingeniero Químico

Abstract: La simulación de llamas mediante el modelado por ordenador es compleja debido, entre otras razones, al gran número de especies y reacciones involucradas en la combustión. Sin embargo, la simulación de llamas laminares tiene un gran interés, por ejemplo las empresas dedicadas a la fabricación de quemadores de cocina necesitan modelos computacionales que se asemejen a la realidad para poder diseñar sus quemadores. Para que estos modelos sean realistas tienen que predecir correctamente distintos aspectos de la llama como la temperatura o concentraciones de especies relevantes desde el punto de vista de la eficiencia y la seguridad (metano, dióxido de carbono, oxígeno, etc.). Para asegurar la fiabilidad del modelo es conveniente validar las predicciones de llamas laminar simples, investigadas experimentalmente en un laboratorio, de las que se tengan medidas experimentales precisas y completas. El objetivo principal de este proyecto es investigar la importancia de los distintos submodelos en la calidad de la predicción de una llama laminar medida en un laboratorio, como paso previo necesario para simular geometrías más complejas, como un quemador de gas de cocina doméstica. Para conseguir este objetivo se seleccionará una geometría de un quemador de laboratorio de la se dispongan de datos experimentales, con la geometría seleccionada se simulará la combustión con el software ANSYS-FLUENT. En la simulación se probarán distintos modelos para representar la termoquímica de la combustión, como el mecanismo de Smooke o los Drm19 y Drm22. Además, la validación ha de ser correcta para distintos grados de premezcla de combustible y aire, desde llamas de difusión pura hasta llamas compretamente premezcladas. Igualmente se estudiará el comportamiento de varios modelos difusivos, ya que la difusión es un proceso crucial en la combustión, especialmente en las llamas de difusión pura. Además se investigarán distintas formas de almacenar las tasas locales de reacción, como alternativa a la integración directa de las mismas, para disminuir el tiempo de simulación. Se estudiará también la influencia del tipo de malla, y en particular su tipología y densidad. Por último también se realizarán simulaciones para observar como influye en la combustión la interacción entre la llama y una pared sólida (quenching). Para ello se usará una geometría de un quemador de laboratorio adecuado para este propósito. En esta simulación se usarán los conocimentos adquiridos con la llama laminar y así estudiar otros aspectos relativos a la geometría, como la inclinación de la llama o la distancia entre ésta y la pared.


Free keyword(s): quemador de gas ; fluidodinámica computacional ; simulación de llama laminar
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera

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