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Análisis del Campo de Flujo de un Soporte de Llama Alimentado por Hidrógeno Utilizando Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV)

Autores: Florean, Florin Gabriel; Mangra, Andreea; Enache, Marius; Carlanescu, Razvan; Carlanescu, Cristian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Análisis del Campo de Flujo de un Soporte de Llama Alimentado por Hidrógeno Utilizando Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV)


Categoría

Energía

Subcategoría

Tecnología de combustibles

Palabras clave

Hidrógeno
Llamas
Turbulencia
Dinámica de flujos
Combustión
Estabilidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La estabilidad de las llamas alimentadas con hidrógeno en sistemas de poscombustión es crucial para avanzar en tecnologías de energía limpia, pero se ve desafiada por la intensa turbulencia y la variabilidad del flujo. Este estudio integra de manera única técnicas avanzadas de velocimetría de imágenes de partículas (PIV) para investigar la dinámica del flujo alrededor de un soporte de llama en forma de V alimentado con 100% de hidrógeno. Se realizaron mediciones detalladas de velocidad para analizar la desviación estándar de V, V promedio, V promedio y la incertidumbre de V, así como la fuerza de giro media y los perfiles de vorticidad media a través de múltiples líneas horizontales y verticales. Los resultados revelan una variabilidad significativa del flujo y una intensidad de turbulencia cerca del soporte de llama, con picos de desviación estándar de hasta 12 m/s, lo que indica zonas de alta turbulencia y potencial inestabilidad de la llama. La fuerza de giro media, que alcanza un pico de 850,000 [1/s], y los valores de vorticidad de hasta 5000 [1/s] destacan un intenso movimiento rotacional, mejorando la mezcla de combustible y aire y la estabilización de la llama. El V promedio se mantuvo estable cerca de la línea central, asegurando condiciones de flujo equilibradas, mientras que las desviaciones laterales de hasta -10 m/s reflejan estructuras vórtices inducidas por la geometría del soporte de llama. Los bajos valores de incertidumbre, típicamente por debajo de 1 m/s, validan la precisión de las mediciones PIV, asegurando una representación confiable del campo de flujo. Al proporcionar un análisis detallado de las estructuras de turbulencia y su impacto en la combustión de hidrógeno, este estudio ofrece nuevas perspectivas sobre la interacción entre la dinámica del flujo y la estabilidad de la llama. Estos hallazgos no solo avanzan en la comprensión de los sistemas de poscombustión alimentados con hidrógeno, sino que también demuestran el papel crítico de las estructuras de flujo rotacional en la consecución de una combustión estable y eficiente. Al abordar los desafíos clave en la combustión de hidrógeno, este estudio proporciona una base para diseñar sistemas de combustión más robustos y ambientalmente sostenibles, contribuyendo a la transición hacia tecnologías de energía limpia.

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