Estudio Fundamental de la Combustión de Aire de Metano Premisclado en Condiciones de Turbulencia Extrema Usando PIV y C-X CH PLIF
Autores: Hossain, Md. Amzad; Islam, Md Nawshad Arslan; De La Torre, Martin; Zamora, Arturo Acosta; Choudhuri, Ahsan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio Fundamental de la Combustión de Aire de Metano Premisclado en Condiciones de Turbulencia Extrema Usando PIV y C-X CH PLIF
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujo
Llama
Rejillas
Turbulencia
Combustión
Llama pequeña
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta las características del flujo y la llama de un flujo reactivo altamente turbulento sobre un escalón hacia atrás dentro de un combustor con ventanas. Se realizaron experimentos de flujo y combustión a = 15,000 y = 30,000 utilizando técnicas de diagnóstico PIV de alta resolución a 10 kHz y PLIF a 10 kHz. Se consideraron turbadores de rejilla (Grid) con dos diámetros de orificio diferentes (HD de 1.5 mm y 3 mm) y relaciones de bloqueo (BR de 46%, 48%, 62% y 63%) para el estudio de la turbulencia. Las rejillas introdujeron diferentes escalas de longitud turbulenta (L) en el flujo, causando que los pequeños remolinos y la intensidad de la turbulencia aumentaran río abajo. El escalón hacia atrás aumentó el nivel de turbulencia en la zona de recirculación. Esto ayudó a anclar la llama en esa zona. Las rejillas de pequeño HD (Rejillas 1 y 3) produjeron estructuras fluidas continuas (a pequeña escala), mientras que las rejillas de HD más grandes (Rejillas 2 y 4) produjeron estructuras fluidas a gran escala. En consecuencia, la fluctuación de velocidad fue menor (~25.6 m/s) bajo las rejillas de pequeño HD y mayor (~27.7 m/s) bajo las rejillas de gran HD. El estudio de la llama se realizó a = 0.8, 1.0 y 1.2 utilizando C-X CH PLIF. Se ha desarrollado un esquema de imagen de llama basado en MATLAB adaptativo para flujos reactivos turbulentos. Las rejillas 1 y 3 inducieron más arrugas en la llama debido a mayores inestabilidades térmicas, fluctuaciones de presión y difusión bajo esas rejillas. Los eventos de ruptura y agotamiento de la llama fueron mayores bajo las rejillas 2 y 4 debido a una mayor difusividad térmica y una tasa de difusión más lenta. Se observó que las arrugas de la llama y la elongación de la llama son mayores a = 30,000 en comparación con = 15,000. El diagrama de Borghi-Peters mostró que las llamas estaban dentro de la zona de reacción delgada, excepto para la Rejilla 1 a = 15,000, donde las llamas cayeron en la zona corrugada. Se observó a partir de los análisis de PIV y PLIF que y L controlaban principalmente las características de la llama y del flujo.
Descripción
Este documento presenta las características del flujo y la llama de un flujo reactivo altamente turbulento sobre un escalón hacia atrás dentro de un combustor con ventanas. Se realizaron experimentos de flujo y combustión a = 15,000 y = 30,000 utilizando técnicas de diagnóstico PIV de alta resolución a 10 kHz y PLIF a 10 kHz. Se consideraron turbadores de rejilla (Grid) con dos diámetros de orificio diferentes (HD de 1.5 mm y 3 mm) y relaciones de bloqueo (BR de 46%, 48%, 62% y 63%) para el estudio de la turbulencia. Las rejillas introdujeron diferentes escalas de longitud turbulenta (L) en el flujo, causando que los pequeños remolinos y la intensidad de la turbulencia aumentaran río abajo. El escalón hacia atrás aumentó el nivel de turbulencia en la zona de recirculación. Esto ayudó a anclar la llama en esa zona. Las rejillas de pequeño HD (Rejillas 1 y 3) produjeron estructuras fluidas continuas (a pequeña escala), mientras que las rejillas de HD más grandes (Rejillas 2 y 4) produjeron estructuras fluidas a gran escala. En consecuencia, la fluctuación de velocidad fue menor (~25.6 m/s) bajo las rejillas de pequeño HD y mayor (~27.7 m/s) bajo las rejillas de gran HD. El estudio de la llama se realizó a = 0.8, 1.0 y 1.2 utilizando C-X CH PLIF. Se ha desarrollado un esquema de imagen de llama basado en MATLAB adaptativo para flujos reactivos turbulentos. Las rejillas 1 y 3 inducieron más arrugas en la llama debido a mayores inestabilidades térmicas, fluctuaciones de presión y difusión bajo esas rejillas. Los eventos de ruptura y agotamiento de la llama fueron mayores bajo las rejillas 2 y 4 debido a una mayor difusividad térmica y una tasa de difusión más lenta. Se observó que las arrugas de la llama y la elongación de la llama son mayores a = 30,000 en comparación con = 15,000. El diagrama de Borghi-Peters mostró que las llamas estaban dentro de la zona de reacción delgada, excepto para la Rejilla 1 a = 15,000, donde las llamas cayeron en la zona corrugada. Se observó a partir de los análisis de PIV y PLIF que y L controlaban principalmente las características de la llama y del flujo.