{pt_PT=High-Pressure He/H2/O2 Mixtures Combustion on the ESTHER Driver: Experiment and Modeling} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O tube de choque ESTHER é uma nova instalação no Instituto Superior Técnico destinado ao apoio de missões de exploração planetária sob o financiamento da ESA. O driver de combustão é operado com uma mistura de He/H2/O2 e a ignição é conseguida via laser. O principal objetivo deste trabalho é compreender a influência que o driver tem no desempenho do tubo de choque e estudar a combustão a altas pressões. É também feito um estudo de CFD de combustão a altas pressões de chamas pré-misturadas de He/H2/O2 em livre expansão. A temperatura e a pressão pós-combustão são os principais parâmetros do driver que influenciam o desempenho, onde para pressões e temperaturas mais elevadas, o desempenho aumenta. Ao alterar o diluente de He para N2, é possível obter um desempenho inferior, uma vez que a mistura de gás é mais pesada e a temperatura de combustão mais baixa. O desempenho do driver depende principalmente da pressão inicial e da composição do gás. À medida que a diluição diminui, o desencadeamento de detonações é mais provável. Para pressões mais elevadas, a amplitude das ondas acústicas aumenta, mas este comportamento é amortecido se a quantidade de O2 for aumentada. O desempenho e a repetibilidade do driver também foram comprovados. No estudo de combustão CFD, o código SPARK foi utilizado para modelar chamas 2D pré-misturadas e obter a velocidade da chama laminar. Embora os resultados não correspondam aos valores experimentais, algumas tendências corretas são reproduzidas numericamente e foram identificadas algumas falhas nos modelos utilizados., en=The ESTHER shock tube is a new kinetic facility at Instituto Superior Técnico to support planetary exploration missions under the funding of the European Space Agency. The ESTHER combustion driver is operated with an initial mixture of He/H2/O2 and ignition is achieved with a laser pulse. The main goal is to understand the influence that the ESTHER combustion driver has on the performance of the shock tube and study the high-pressure combustion that takes place inside the driver. Besides this, a CFD high-pressure combustion study of freely expanding premixed flames of He/H2/O2 is done. It was found that the post-combustion temperature and pressure are the main driver parameters that influence the performance, where for higher pressures and temperatures, the performance increases. By changing the driver gas diluent from He to N2, lower performance can be achieved since the gas mixture is heavier and the combustion temperature is lower. The driver performance depends mostly on the initial filling pressure and gas composition. It was found that as the dilution decreases the onset of detonations is more likely. For higher filling pressures, the amplitude of the acoustic waves increased significantly, but this behaviour would be damped if the ratio of O2 was increased. The performance and repeatability of the driver were proven. In the CFD combustion study, the main goal was to use SPARK to model 2D laminar premixed flames and obtain the laminar flame speed. Although the results do not correspond to the experimental values, some models shortfalls were identified.}

Discussão: outubro 29, 2021, 8:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

AUTOR

Beatriz Querido Oliveira (ist424971)

ORIENTADOR

Mário António Prazeres Lino da Silva

Departamento de Física (DF)

Professor Auxiliar Convidado