Modelo De PDF Presumida Com Cinética Química Tabulada Aplicada Para a Combustão Em Sprays

Abstract

A Deus, que me concedeu força, sabedoria e sustento para a realização desse trabalho.Ao meus orientadores Professor Sérgio Leal Braga e Professor Wladimyr Mattos da Costa Dourado pela confiança e parceria e ajuda em momentos difíceis durante a realização dessa tese.A PUC -Rio e a CAPES, pelo suporte financeiro e auxílios concedidos para o desenvolvimento.Ao INMETRO, Dra. Maria Helena Farias e Dr. Renan Teixeira pelo auxílio na utilização de computadores para a geração de resultados.Ao IAE por pelo suporte e a utilização de suas instalações. Aos meus amigos do INPE Bruno Trevisan, Guilherme Sempionato, Danilo Oliveira e Rafael Siqueira pela amizade, apoio e compressão. Neste trabalho, foi desenvolvida uma modificação do modelo para simulação de sprays Diesel com o método de PDF presumida e cinética química tabulada. Através do acoplamento entre a parte química e a parte turbulenta, avaliou-se os efeitos do spray com a metodologia flamelet. Onde o conceito flamelet trata a chama difusiva e transiente como um conjunto de chamas unidimensionais, utilizando o modelo de PDF presumida para a avaliação dos valores turbulentos. A validação do modelo foi realizada com dados experimentais do laboratório Sandia, em uma câmara a volume constante. A validação e a aplicação do modelo foram conduzidas em diferentes tipos de ensaios experimentais: avaliação e comparação para diferentes modelos de cinética química do n-heptano, validação do método para o modelo de turbulência k − ϵ na câmara de volume constante do Sandia para o n-heptano não reativo, validação e comparação do modelo para o spray reativo e aplicação de modelo para o estudo comprimento do ancoramento de chama e para o tempo de atraso de ignição do n-heptano para diferentes temperaturas ambientes. Em geral,a modelagem proposta tem demonstrado excelente capacidade de previsão para a combustão com spray Diesel numa vasta gama de aplicações e é um candidato altamente promissor para outras aplicações em motores Diesel. In this work, a modification of the model for the simulation of diesel sprays with the presumed PDF method and tabulated chemical kinetics was developed. Through the coupling between the chemical part and the turbulent part, the effects of the spray were evaluated for the flamelet methodology. Where the textit flamelet concept treats the diffusive and transient flame as a set of one-dimensional flames, using the presumed PDF model for the evaluation of turbulent values. The validation of the model was performed with experimental data from the Sandia laboratory, in a chamber at constant volume. The validation and application of the model were conducted in different types of experimental trials: evaluation and comparison for different chemical kinetics models of n-heptane, validation of the method for the turbulence model k−ϵ in the constant volume chamber of the Sandia for non-reactive n-heptane, validation and comparison of the model for the reactive spray and model application for the study of the flame anchoring length and for the ignition delay time of...