Analisi numerica delle prestazioni di un mesocombustore mediante modello CSTR e schemi cinetici dettagliati

The present thesis is about the numerical analysis of the performances of a mesoscale combustor lead by means of the perfect stirred reactor model and the comparison with the experimental data obtained in previous works. The numerical model used is C.S.T.R. (Continuosly Stirred Tank Reactor) which uses the assumption of perfect mixing. The work has the purpose to compare experimental and numerical results, using therefore the results to determine the parameters to which the phenomenon under examination is more sensitive and thus develop more elaborate models, based on the simplified, to obtain a prediction as accurate as possible to the experimental results. Will be presented comparisons between numerical results, experimental data, and parametric analysis. Finally, as result of parametric study, some changes to the model will be proposed and other ideas that could be further developed in future work. The meso-scale combustor has a cylindrical section with inner diameter Di = 0.006 m and length L = 0.009 m and was fed with methane and propane obtaining stability limits, chamber temperature and efficiency. The simulation model C.S.T.R. was carried out through the Dsmoke software, and the TOT0407 detailed kinetic scheme, both developed within the department CMIC from Politecnico di Milano. It will also submit a comparison with the kinetic scheme GRI-Mech 3.0 developed by the University of Berkley.

In questa tesi si presenterà il lavoro di analisi numerica delle prestazioni di un microcombustore condotto mediante il modello di reattore perfettamente miscelato e schemi cinetici dettagliati ed il confronto con dati sperimentali ottenuti in precedenti lavori. Il modello numerico utilizzato è C.S.T.R. (Continuosly Stirred Tank Reactor) ed utilizza quindi l’ipotesi di miscelazione perfetta. Il lavoro ha lo scopo di confrontare i risultati sperimentali e quelli numerici, stabilire i parametri a cui il fenomeno in esame è più sensibile e di conseguenza sviluppare modelli più elaborati sulla base di quello semplificato per ottenere una predizione il più possibile fedele ai risultati sperimentali. Saranno quindi presentati sia confronti tra risultati numerici e sperimentali, sia un’analisi parametrica. Verranno proposte infine alcune modifiche al modello sulla base dei risultati dell’analisi parametrica e idee che potrebbero essere sviluppate in ulteriori lavori futuri. Il mesocombustore in esame ha sezione cilindrica di diametro interno Di = 0.006 m e lunghezza L = 0.009 m ed è sato alimentato con metano e propano ricavandone i limiti di stabilità, le temperature di camera e le efficienze. La simulazione del modello C.S.T.R. è stata effettuata mediante il software Dsmoke, e lo schema cinetico dettagliato TOT0407 entrambi sviluppati all’interno del dipartimento CMIC del Politecnico di Milano. Sarà presentato anche un confronto con lo schema cinetico GRI-Mech 3.0 sviluppato dall’università di Berkley.