Disciplina
Simulação Computacional de Escoamentos Reactivos
Área
Área Científica de Termofluidos e Tecnologias de Conversão de Energia > Fenómenos de Transferência
Activa nos planos curriculares
DEAEAer2023 > DEAEAer2023 > 3º Ciclo > Simulação Computacional de Escoamentos Reactivos
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DEAEMec2006 > DEAEMec2006 > 3º Ciclo > Simulação Computacional de Escoamentos Reactivos
Nível
Dois trabalhos, um de síntese de um tema do âmbito da disciplina e outro de aplicação de um programa computacional à simulação de um escoamento turbulento reactivo, com apresentação oral e discussão. A nota é obtida através da média das notas dos traba-lhos, da apresentação oral e da discussão (20% trabalho síntese + 40% trabalho computacional + 10% apresentação oral + 30% discussão).
Tipo
Não Estruturante
Regime
Semestral
Carga Horária
1º Semestre
2.0 h/semana
140.0 h/semestre
Objectivos
Estabelecer as equações de conservação que descrevem escoamentos turbulentos com combustão e transmissão de calor. Des-crever modelos físicos de turbulência, combustão e radiação para fecho das equações de conservação para o campo médio. Des-crever modelos de formação de poluentes para cálculo das respectivas concentrações. Descrever sucintamente um método de discretização das equações e um algoritmo de solução. Apresentar software comercial para simulação de escoamentos turbulentos reactivos. Ilustrar a aplicação da teoria à simulação de diversos escoamentos reactivos.
Programa
•Equações de conservação em escoamentos reactivos. Conceitos fundamentais de cinética química. Equação de conservação de uma espécie química. Conceito de escalar conservado. Fracção de mistura. Decomposição de Reynolds e de Favre. Equações de conservação para escoamentos turbulentos. •Modelos de turbulência. Modelos a zero equações. Modelos a duas equações:  e variantes. Modelos de transporte das tensões de Reynolds. Modelos de simulação dos grandes turbilhões. Simulação numérica directa. •Chamas de pré-mistura e de difusão. Regimes de combustão. Modelos de combustão para chamas de pré-mistura e de difu-são. •Modelos de formação de poluentes. Mecanismos de formação de NO. Modelo de formação de NO. Mecanismos de formação de fuligem. Modelo de formação e oxidação de fuligem. •Equação da transferência de calor por radiação em meios participantes. Propriedades radiativas dos gases. Propriedades radiativas das partículas. Modelos de cálculo das propriedades radiativas dos gases e partículas. Métodos das zonas, Monte Carlo, ordenadas discretas, transferência discreta e P1. •Implementação computacional. Método dos volumes finitos. Selecção da malha. Discretização das equações de conservação. Métodos de solução das equações discretizadas. Algoritmo de solução. Precisão numérica dos resultados. Software in-house e software comercial. •Aplicações: simulação de uma chama de difusão livre, uma câmara de combustão de uma turbina a gás e uma caldeira de uma central térmica.
Metodologia de avaliação
Dois trabalhos, um de síntese de um tema do âmbito da disciplina e outro de aplicação de um programa computacional à simulação de um escoamento turbulento reactivo, com apresentação oral e discussão. A nota é obtida através da média das notas dos traba-lhos, da apresentação oral e da discussão (20% trabalho síntese + 40% trabalho computacional + 10% apresentação oral + 30% discussão).
Pré-requisitos
Componente Laboratorial
Princípios Éticos
Componente de Programação e Computação
Componente de Competências Transversais
Bibliografia
Principal
Theoretical and Numerical Combustion
Computational Methods for Fluid Dynamics
Springer-Verlag, Berlin, 2nd Edition