Simulación de Resolución de Escalas de un Combustor de Turbina de Gas Industrial Alimentado con Propano Usando Química Tabulada de Tasa Finita
Autores: Zhang, Kai; Ghobadian, Ali; Nouri, Jamshid M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulación de Resolución de Escalas de un Combustor de Turbina de Gas Industrial Alimentado con Propano Usando Química Tabulada de Tasa Finita
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Combustor de turbina de gas
Química de tasa finita
SSTKWSAS
Simulación de grandes remolinos
Simulación que resuelve la escala
Estabilizado por remolino
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La simulación de resolución de escala de un quemador de turbina de gas práctico se realiza utilizando un modelo de combustión de química de tasa finita parcialmente premixed. El modelo de combustión asume química de tasa finita al limitar la tasa de reacción química con la velocidad de la llama. Una comparación de los resultados numéricos con la temperatura experimental y la fracción molar de especies mostró claramente la superioridad del modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante, K-omega, adaptativo a escala (SSTKWSAS). El modelo supera a la simulación de grandes remolinos (LES) en la región primaria del quemador, probablemente por dos razones. Primero, la menor cantidad de malla empleada en la simulación para el quemador de tamaño industrial no se ajusta al requisito de dependencia del tamaño de malla explícito de la LES, mientras que es suficiente para la simulación SSTKWSAS. Segundo, acoplar el método de química de tasa finita con el modelo SSTKWSAS proporciona una tasa de reacción química más razonable que la predicha por el método de química rápida utilizado en la simulación LES. Además de comparar con los datos de LES disponibles en la literatura, el resultado predicho por SSTKWSAS también se compara de manera integral con el obtenido del modelo basado en el enfoque de simulación de Navier-Stokes promediado en Reynolds no estacionario (URANS). Se destaca la superioridad del modelo SSTKWSAS en la resolución de grandes remolinos. En general, el presente estudio enfatiza la efectividad y eficiencia de acoplar un modelo de combustión parcialmente premixed con un método de simulación de resolución de escala en la predicción de una llama turbulenta estabilizada por remolino y de múltiples chorros en una configuración práctica y compleja de quemador de turbina de gas.
Descripción
La simulación de resolución de escala de un quemador de turbina de gas práctico se realiza utilizando un modelo de combustión de química de tasa finita parcialmente premixed. El modelo de combustión asume química de tasa finita al limitar la tasa de reacción química con la velocidad de la llama. Una comparación de los resultados numéricos con la temperatura experimental y la fracción molar de especies mostró claramente la superioridad del modelo de turbulencia de transporte de tensión cortante, K-omega, adaptativo a escala (SSTKWSAS). El modelo supera a la simulación de grandes remolinos (LES) en la región primaria del quemador, probablemente por dos razones. Primero, la menor cantidad de malla empleada en la simulación para el quemador de tamaño industrial no se ajusta al requisito de dependencia del tamaño de malla explícito de la LES, mientras que es suficiente para la simulación SSTKWSAS. Segundo, acoplar el método de química de tasa finita con el modelo SSTKWSAS proporciona una tasa de reacción química más razonable que la predicha por el método de química rápida utilizado en la simulación LES. Además de comparar con los datos de LES disponibles en la literatura, el resultado predicho por SSTKWSAS también se compara de manera integral con el obtenido del modelo basado en el enfoque de simulación de Navier-Stokes promediado en Reynolds no estacionario (URANS). Se destaca la superioridad del modelo SSTKWSAS en la resolución de grandes remolinos. En general, el presente estudio enfatiza la efectividad y eficiencia de acoplar un modelo de combustión parcialmente premixed con un método de simulación de resolución de escala en la predicción de una llama turbulenta estabilizada por remolino y de múltiples chorros en una configuración práctica y compleja de quemador de turbina de gas.