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Un nuevo marco matemático para describir el régimen de zona de reacción delgada de flujos turbulentos reaccionantes a bajo número de Damköhler

Autores: Sabelnikov, Vladimir A.; Lipatnikov, Andrei N.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Un nuevo marco matemático para describir el régimen de zona de reacción delgada de flujos turbulentos reaccionantes a bajo número de Damköhler


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Desarrollado
Propagación
Hoja de reacción
Flujo turbulento
Capa de mezcla
Combustión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Recientemente, Sabelnikov et al. (2019) desarrollaron una teoría fenomenológica de la propagación de una hoja de reacción infinitamente delgada, que está adyacente a una capa de mezcla, en un flujo turbulento de densidad constante en el caso de un bajo número de Damköhler. En el artículo citado, la teoría también está respaldada por datos de Simulación Numérica Directa y se argumenta la relevancia de tal escenario físico para la combustión premixed altamente turbulenta. El presente trabajo tiene como objetivo complementar la teoría con un nuevo marco matemático que permite la aparición de zonas de mezcla gruesas adyacentes a una hoja de reacción infinitamente delgada. Para este propósito, se considera que la variable de progreso de reacción instantánea c(x,t) consiste en dos zonas cualitativamente diferentes, es decir, (i) mezcla de productos y reactantes, c(x,t)<1, donde el transporte molecular juega un papel importante, y (ii) productos en equilibrio, c(x,t)=1. Las dos zonas están separadas por una hoja de reacción infinitamente delgada, donde c(x,t)=1 y |nablac| está fijado para que el flujo molecular hacia la hoja produzca una velocidad de consumo local constante igual a la velocidad de la onda de reacción laminar no perturbada. Se derivan ecuaciones de campo instantáneo locales exactas válidas en todo el espacio para la variable de progreso de reacción condicionada (a la zona de mezcla anterior), su segundo momento y funciones características instantáneas. La promediación de estas ecuaciones produce ecuaciones de transporte exactas y no cerradas para los momentos de la variable de progreso de reacción condicionada y la Función de Densidad de Probabilidad (PDF), así como una condición de frontera para la PDF en la hoja de reacción. El problema de cierre para las ecuaciones derivadas está más allá del alcance del artículo.

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