Estudio Computacional de la Propagación de Llamas Premixtas en Microcanales con Paredes Sin Deslizamiento: Efecto de la Temperatura de la Pared
Autores: Ugarte, Orlando J.; Akkerman, V"yacheslav
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estudio Computacional de la Propagación de Llamas Premixtas en Microcanales con Paredes Sin Deslizamiento: Efecto de la Temperatura de la Pared
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Investigación
Llamas premisceladas
Paredes isoterma
Canales
Dinámica de llamas
Paredes adiabáticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Esta investigación evalúa la propagación de llamas premisceladas en canales estrechos con paredes isoterma. El estudio se basa en la solución numérica del conjunto de ecuaciones de flujo reactante completamente compresible que incluye viscosidad, difusión, conducción térmica y cinética química de Arrhenius. Específicamente, se consideran canales y tuberías con un extremo abierto y un extremo cerrado, de modo que se enciende una llama en el extremo cerrado y se propaga hacia el abierto. Las paredes del canal isoterma se mantienen a múltiples temperaturas constantes en el rango de Tw=300K a 1200K. Se estudia el impacto de estas paredes isoterma en la dinámica de la llama para múltiples radios del canal (R) y para varios ratios de expansión térmica (), que aproximan el comportamiento térmico de diferentes mezclas de combustible en el sistema. La dinámica de la llama en canales isoterma también se compara con la de paredes adiabáticas, que previamente se encontró que producen aceleración exponencial de la llama en la etapa inicial del proceso de combustión. Los resultados muestran que las pérdidas de calor en las paredes impiden una fuerte aceleración y conducen a una propagación de la llama mucho más lenta en canales isoterma en comparación con los adiabáticos. Se han identificado cuatro regímenes distintivos de combustión premiscelada en canales isoterma en el espacio -Tw-R: (i) extinción de la llama; (ii) aceleración lineal de la llama; (iii) propagación de la llama constante o casi constante; y (iv) oscilaciones de la llama. Se discuten los procesos físicos en cada uno de estos regímenes y se presentan los diagramas de régimen correspondientes.
Descripción
Esta investigación evalúa la propagación de llamas premisceladas en canales estrechos con paredes isoterma. El estudio se basa en la solución numérica del conjunto de ecuaciones de flujo reactante completamente compresible que incluye viscosidad, difusión, conducción térmica y cinética química de Arrhenius. Específicamente, se consideran canales y tuberías con un extremo abierto y un extremo cerrado, de modo que se enciende una llama en el extremo cerrado y se propaga hacia el abierto. Las paredes del canal isoterma se mantienen a múltiples temperaturas constantes en el rango de Tw=300K a 1200K. Se estudia el impacto de estas paredes isoterma en la dinámica de la llama para múltiples radios del canal (R) y para varios ratios de expansión térmica (), que aproximan el comportamiento térmico de diferentes mezclas de combustible en el sistema. La dinámica de la llama en canales isoterma también se compara con la de paredes adiabáticas, que previamente se encontró que producen aceleración exponencial de la llama en la etapa inicial del proceso de combustión. Los resultados muestran que las pérdidas de calor en las paredes impiden una fuerte aceleración y conducen a una propagación de la llama mucho más lenta en canales isoterma en comparación con los adiabáticos. Se han identificado cuatro regímenes distintivos de combustión premiscelada en canales isoterma en el espacio -Tw-R: (i) extinción de la llama; (ii) aceleración lineal de la llama; (iii) propagación de la llama constante o casi constante; y (iv) oscilaciones de la llama. Se discuten los procesos físicos en cada uno de estos regímenes y se presentan los diagramas de régimen correspondientes.