Dissertação

{pt_PT=Numerical simulation of fire whirls} {} EVALUATED

{pt=Nesta dissertação é desenvolvida uma análise numérica de vórtices de fogo obtidos em condições laboratoriais. O modelo de turbulência Reynolds Stress Transport é empregue juntamente com o modelo de combustão Eddy Break-Up e com modelos de radiação. O Vórtice de fogo 3D não estacionário é obtido recorrendo ao mesmo gerador de vórtice de fogo usado para trabalhos experimentais, consistindo em paredes com abertura forçando a entrada tangêncial de ar. A performance do modelo RST é comparada com observações experimentais e com modelos de duas equações RANS. É apresentada uma comparação detalhada entre previsões numéricas e observações experimentais, para uma gama de potências entre 2 e 300 kW. Os resultados estão de acordo com as observações experimentais e confirmam que o Burgers vórtice apresenta uma boa descrição da dinâmica do escoamento num vórtice de fogo. A dependência da altura de chama com a circulação foi deduzida recorrendo a leis de semelhança sendo validada com observações experimentais. Para cada potência considerada, foi encontrada uma circulação crítica que resulta na altura de chama máxima. Os campos turbulentos de vórtice de fogos são comparados com os campos de chamas sem rotação equivalentes, e são discutidos à luz do papel da supressão turbulenta e parâmetros de Richardson., en=This dissertation presents a numerical study of laboratory fire whirls. The Reynolds Stress Transport model (RST) is used together with Eddy Break-Up combustion and radiation models. The unsteady 3D fire whirl prediction assume the same whirl generator used in laboratory consisting of enclosure walls to constrict airflow to enter tangentially in the facility. A low momentum fuel jet is located at the bottom centre of two halves of an offset hallow cylinder. The RST performance was compared with available experimental data and with two equations RANS turbulence models. A detailed comparison between available experimental data and numerical predictions, ranging from 2 to 300 kW are presented. The results are in good agreement with the available experimental data and confirm that the Burgers vortex gives a good description of the flow kinematics. The flame height dependence on circulation was deduced using scaling laws and validated with experimental data. For each heat release considered, a critical circulation was found that results in a maximum flame height. Fire whirl turbulence fields are compared with analogous non swirling flame and are discussed in light of the role of turbulent suppression and Richardson parameters. }
{pt=Vórtice de fogo, CFD, RST, Altura de chama, Circulação, Leis de semelhança, en=Fire whirls, CFD, RST, Flame height, Circulation, Scaling analysis}

Novembro 26, 2018, 18:30

Orientação

ORIENTADOR

José Carlos Fernandes Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

José Manuel Da Silva Chaves Ribeiro Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar