Modelado Multiescala de Microcombustión No Mezclada Asistida por Plasma
Autores: Cinieri, Giacomo; Mehdi, Ghazanfar; De Giorgi, Maria Grazia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado Multiescala de Microcombustión No Mezclada Asistida por Plasma
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Combustión asistida por plasma
Modelo de simulación
Especies radicales
Relación de equivalencia
Actuación por plasma
Microcombustores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo explora tecnologías de microcombustión mejoradas por combustión asistida por plasma, centrándose en un nuevo modelo de simulación para un dispositivo en forma de Y con una mezcla de hidrógeno-aire no premixed. La simulación integra la caja de herramientas ZDPlasKin para determinar las concentraciones de especies producidas por plasma mediante un análisis de Partícula-En-Celda con Colisión de Monte Carlo para los efectos de momento y densidad de potencia. El estudio detalla un actuador de plasma FE-DBD que opera bajo un voltaje sinusoidal de 150 a 325 V pico a pico y un sesgo de 162.5 V DC. A potenciales por debajo de 250 V, no ocurre disociación del hidrógeno. La curva de ajuste de la relación de equivalencia para especies radicales se incorpora en el dominio del plasma, asegurando la precisión de la composición local. Entre las principales especies radicales producidas, H alcanza una fracción másica máxima del 8% y OH alcanza el 1%. Para una relación de equivalencia de 0.5, la temperatura máxima alcanzó 2238 K debido a las contribuciones del calentamiento cinético y joule. Con la actuación del plasma y los radicales en juego, la temperatura aumentó a 2832 K, y con la actuación completa del plasma, subió aún más a 2918.45 K. Sin actuación de plasma, la temperatura se mantuvo en 300 K, reflejando condiciones ambientales y sin fenómenos de combustión. A relaciones de equivalencia más bajas, las temperaturas en el área de plasma se mantuvieron consistentemente alrededor de 2900 K. Con una potencia térmica reducida, la región de la llama disminuyó, y a = 0.1, la región caliente se confinó principalmente al área de plasma, indicando un posible límite de desalojo. El modelo se alinea con datos experimentales e introduce funcionalidades relevantes para modelar interacciones de plasma dentro de microcombustores, proporcionando una base para futuras validaciones y modelos numéricos en aplicaciones de microcombustión asistida por plasma.
Descripción
Este trabajo explora tecnologías de microcombustión mejoradas por combustión asistida por plasma, centrándose en un nuevo modelo de simulación para un dispositivo en forma de Y con una mezcla de hidrógeno-aire no premixed. La simulación integra la caja de herramientas ZDPlasKin para determinar las concentraciones de especies producidas por plasma mediante un análisis de Partícula-En-Celda con Colisión de Monte Carlo para los efectos de momento y densidad de potencia. El estudio detalla un actuador de plasma FE-DBD que opera bajo un voltaje sinusoidal de 150 a 325 V pico a pico y un sesgo de 162.5 V DC. A potenciales por debajo de 250 V, no ocurre disociación del hidrógeno. La curva de ajuste de la relación de equivalencia para especies radicales se incorpora en el dominio del plasma, asegurando la precisión de la composición local. Entre las principales especies radicales producidas, H alcanza una fracción másica máxima del 8% y OH alcanza el 1%. Para una relación de equivalencia de 0.5, la temperatura máxima alcanzó 2238 K debido a las contribuciones del calentamiento cinético y joule. Con la actuación del plasma y los radicales en juego, la temperatura aumentó a 2832 K, y con la actuación completa del plasma, subió aún más a 2918.45 K. Sin actuación de plasma, la temperatura se mantuvo en 300 K, reflejando condiciones ambientales y sin fenómenos de combustión. A relaciones de equivalencia más bajas, las temperaturas en el área de plasma se mantuvieron consistentemente alrededor de 2900 K. Con una potencia térmica reducida, la región de la llama disminuyó, y a = 0.1, la región caliente se confinó principalmente al área de plasma, indicando un posible límite de desalojo. El modelo se alinea con datos experimentales e introduce funcionalidades relevantes para modelar interacciones de plasma dentro de microcombustores, proporcionando una base para futuras validaciones y modelos numéricos en aplicaciones de microcombustión asistida por plasma.