Dissertação
Computational Fluid Dynamics modelling of non-premixed Hydrogen Combustion in O2-H2O mixtures using ANSYS Fluent EVALUATED
Este trabalho é composto pela modelação de chamas de difusão de hidrogénio e oxigénio diluído em vapor de água, com uma aplicação em microturbinas a gás. No caso de combustão sem pré-mistura hidrogénio-ar, podem ser observados níveis elevados de NOx devido à elevada temperatura da chama. Assim, o hidrogénio pode ser queimado com oxigénio sob diluição de vapor de água para erradicar as emissões de NOx. O presente estudo numérico baseia-se na modelação de queimadores de jacto de impacto em vez dos convencionais queimadores coaxiais. Nestes queimadores, dois jactos de oxigénio colidem com um jacto central de hidrogénio num ângulo agudo (i.e. 30⁰). O impacto desempenha um papel fundamental na mistura forçada de hidrogénio e oxigénio. Foram conduzidas simulações 3D aplicando a abordagem Navier-Stokes com médias de Reynolds (RANS) e utilizados vários modelos de combustão aplicáveis a chamas de difusão (ou seja, equilíbrio químico, modelo de flamelets, modelo de dissipação dos turbilhões (eddy-dissipation concept) e taxa de reacção finita/dissipação dos turbilhões) usando o código ANSYS Fluent. Verificou-se que o impacto faz com que a mistura gasosa se disperse na região da base da chama e consequentemente desenvolve-se uma frente de chama em forma de V estabilizada. Além disso, a estabilidade da chama foi estudada para diferentes velocidades de entrada do jacto. Verificou-se que o efeito de impacto torna a fixação da chama independente da velocidade do jacto. Foi observada a formação de chamas mais curtas, o que pode levar a desenhos compactos e mais curtos de câmaras de combustão.
outubro 6, 2022, 14:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Catedrático