Metodi di riduzione di schemi cinetici dettagliati

In this thesis a new method for the reduction of detailed kinetic mechanisms, the Flows Analysis, has been tested. This methodology has therefore been compared with existing methods in literature for the reduction of a kinetic mechanism for combustion of hydrocarbons C1-C3 developed by the Politecnico di Milano, containing 78 species and 1410 reactions, in the case of methane fueled flames. Then the flow analysis was used to determine several skeletal mechanisms from many detailed kinetic mechanisms, all created by the combustion group at the Politecnico di Milano, designed to operate in different conditions, changing fuel, temperatures and pressures. In all cases it was possible to obtain good results, especially when the reduction was aimed at a high temperature combustion. A further reduction in the size of the scheme was possible by reducing the number of reactions, using the Rate of Production Analysis. Again the performance of the method proved to be satisfactory and the results of simulations have been close to the initial detailed kinetic model. Combining these two techniques it is possible to obtain skeletal kinetic mechanisms that, under certain operating conditions, are able to replace the starting detailed kinetic mechanisms with excellent results.

In questo lavoro di tesi è stato analizzato un nuovo metodo di riduzione di schemi cinetici dettagliati, l’Analisi dei Flussi. Questa metodologia è quindi stata comparata con i metodi esistenti presenti in letteratura per la riduzione di uno schema cinetico per combustione di idrocarburi C1-C3 sviluppato dal Politecnico di Milano, contenente 78 specie e 1410 reazioni, nel caso di una fiamma alimentata a metano. In seguito l’Analisi dei flussi è stata utilizzata per determinare numerosi schemi cinetici scheletali a partire da altrettanti schemi cinetici dettagliati, tutti creati dal gruppo di combustione del Politecnico di Milano, destinati ad operare in diverse condizioni, variando comburente, temperature e pressioni. In tutti i casi è stato possibile ottenere buoni risultati, specialmente nel caso in cui la riduzione aveva come obiettivo una combustione ad alta temperatura. Una ulteriore riduzione delle dimensioni dello schema è stata possibile grazie alla riduzione del numero delle reazioni, utilizzando la Rate of Production Analysis. Anche in questo caso le prestazioni del metodo si sono rivelate soddisfacenti ed i risultati delle simulazioni sono stati aderenti al modello cinetico dettagliato di partenza. Combinando quindi le due tecniche è possibile in maniera efficace ottenere schemi cinetici scheletali in grado, in determinate condizioni operative, di sostituire gli schemi cinetici dettagliati di partenza con ottimi risultati.