Numerical investigation of normal diffusion flame of bio-hythane

Abstract

To respond to present requirements in terms of efficiency and impact on the environment, a new carburant called bio-hythane, a mixture of natural gas up to 20% hydrogen and up to 50% Carbone dioxide, from the recovery of the waste from households and agriculture, via suitable digesters, have been developed with the aim of reducing polluting emissions and optimization of combustion efficiency. The present numerical study characterizes the bio-hythane-air turbulent flame in a co-flow coaxial burner in order to determine the effects of hydrogen addition and CO 2 dilution in the fuel on the velocity profiles, the turbulence intensity and the turbulent kinetic energy. The results in this study are obtained by simulation on FLUENT code and validated by experimental results found by PIV technology. The confrontation between the axial and radial profiles of longitudinal velocity and those of the turbulent kinetic energy simulated and experimental results allowed us to appreciate the numerical model used. These simulations are found to be in very good agreement with available experimental results for different configurations of the flow. RÉSUMÉ. Pour répondre aux exigences actuelles en termes d'efficacité et d'impact sur l'environnement, un nouveau carburant appelé bio-hythane, un mélange de gaz naturel jusqu'à 20% d'hydrogène et jusqu'à 50% de dioxyde de carbone, issu de la valorisation des déchets des ménages et de l'agriculture, via des digesteurs adaptés, a été développé dans le but de réduire les émissions polluantes et d'optimiser l'efficacité de la combustion. La présente étude numérique permet de caractériser la flamme turbulente bio-hythane-air dans un brûleur coaxial à co-flux afin de déterminer les effets de l'addition d'hydrogène et de la dilution du CO2 dans le combustible sur les profils de vitesse, l'intensité de la turbulence et l'énergie cinétique turbulente. Les résultats de cette étude sont obtenus par simulation sur code FLUENT et validés par des résultats expérimentaux trouvés par la technologie PIV. La confrontation entre les profils axiaux et radiaux de vitesse longitudinale et ceux de l'énergie cinétique turbulente simulée et les résultats expérimentaux nous ont permis d'apprécier le modèle numérique utilisé. Ces simulations s'avèrent être en très bon accord avec les résultats expérimentaux disponibles pour différentes configurations de l'écoulement. KEYWORDS. Hythane-Velocity field-Hydrogen-CO 2 dilution-Turbulent kinetic energy. MOTS-CLÉS. Hythane-Champ de vitesse-Hydrogène-Dilution du CO2-Énergie cinétique turbulente.