Investigación Numérica de la Influencia de la Presión en el Proceso de Retroceso de la Capa Límite Turbulenta Confinada
Autores: Endres, Aaron; Sattelmayer, Thomas
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Investigación Numérica de la Influencia de la Presión en el Proceso de Retroceso de la Capa Límite Turbulenta Confinada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Capa límite
Retroceso
Presión
Combustibles que contienen hidrógeno
Turbinas de gas
Velocidad de llama turbulenta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El retroceso de la capa límite desde la cámara de combustión hacia la sección de premixing es una amenaza asociada con la combustión premixed de combustibles que contienen hidrógeno en turbinas de gas. En este estudio, se investigó numéricamente el efecto de la presión en el comportamiento de retroceso confinado de las llamas de hidrógeno-aire. Esto se realizó mediante simulaciones de grandes remolinos con química de tasa finita, así como modelos detallados de cinética química y difusión a presiones entre 0.5 bar y 3 bar. Se encontró que la propensión al retroceso aumenta con el aumento de la presión. El tamaño de la zona de separación y la velocidad de la llama turbulenta en condiciones de retroceso disminuyen con el aumento de la presión, lo que disminuye la propensión al retroceso. Al mismo tiempo, la distancia de extinción disminuye con el aumento de la presión, lo que aumenta la propensión al retroceso. No es posible predecir la ocurrencia de retroceso de la capa límite basándose únicamente en la velocidad de la llama turbulenta o en la relación entre el tamaño de la zona de separación y la distancia de extinción. En cambio, se debe tener en cuenta la interacción de todos los efectos al modelar el retroceso de la capa límite. Además, se encontró que el aumento de presión delante de la llama no puede ser aproximado por análisis unidimensionales y que las suposiciones de la teoría de la capa límite no se satisfacen durante el retroceso confinado de la capa límite.
Descripción
El retroceso de la capa límite desde la cámara de combustión hacia la sección de premixing es una amenaza asociada con la combustión premixed de combustibles que contienen hidrógeno en turbinas de gas. En este estudio, se investigó numéricamente el efecto de la presión en el comportamiento de retroceso confinado de las llamas de hidrógeno-aire. Esto se realizó mediante simulaciones de grandes remolinos con química de tasa finita, así como modelos detallados de cinética química y difusión a presiones entre 0.5 bar y 3 bar. Se encontró que la propensión al retroceso aumenta con el aumento de la presión. El tamaño de la zona de separación y la velocidad de la llama turbulenta en condiciones de retroceso disminuyen con el aumento de la presión, lo que disminuye la propensión al retroceso. Al mismo tiempo, la distancia de extinción disminuye con el aumento de la presión, lo que aumenta la propensión al retroceso. No es posible predecir la ocurrencia de retroceso de la capa límite basándose únicamente en la velocidad de la llama turbulenta o en la relación entre el tamaño de la zona de separación y la distancia de extinción. En cambio, se debe tener en cuenta la interacción de todos los efectos al modelar el retroceso de la capa límite. Además, se encontró que el aumento de presión delante de la llama no puede ser aproximado por análisis unidimensionales y que las suposiciones de la teoría de la capa límite no se satisfacen durante el retroceso confinado de la capa límite.