Analisi fluidodinamica di una fiamma premiscelata turbolenta a getto

L’uso di fiamme premiscelate o parzialmente premiscelate turbolente a getto è particolarmente diffuso nei sistemi e nelle apparecchiature destinate ai processi di combustione. Le applicazioni industriali che richiedono l’utilizzo di questo tipo particolare di fiamma sono molte: motori ad ignizione, turbine e soprattutto, bruciatori industriali. Lo scopo principale di questo lavoro di tesi è quello di effettuare una modellazione fluidodinamica di una fiamma premiscelata turbolenta a getto alimentata con una corrente di CH4 e O2 circondato da un piatto forato chiamato coflow da cui fuoriesce una corrente sottoforma di tante fiammelle aventi una composizione di aria-idrogeno a 1355 K. L’indagine è stata condotta partendo dall’utilizzo di una mesh di calcolo ex-novo sulla quale sono state effettuate una serie di prove attraverso l’utilizzo del codice di calcolo commerciale FLUENT®. L’attenzione del lavoro si è incentrata sull’utilizzo di diversi schemi cinetici sia globali che dettagliati applicandoli a modelli di interazione cinetica-turbolenza quali ED, ED-FR, ed EDC. La scelta del dominio di calcolo si è basata su quanto riportato nell’articolo di riferimento al presente lavoro di tesi. Come passo successivo sono state effettuate altre simulazioni inerenti alla formazione di ossidi di azoto (NOx), attraverso due postprocessamenti; uno direttamente su FLUENT® con un approccio legato alle pdf trasportate e l’altro su un postprocessore KINPP realizzato dal politecnico di Milano. Gli schemi cinetici utilizzati per il calcolo degli NOx sono gli stessi indicati precedentemente con l’aggiunta di uno schema ancora più dettagliato. La tesi si è svolta nel seguente modo: 1. nel capitolo 1 viene riportata un’introduzione sulle fiamme premiscelate turbolente, i loro vantaggi e svantaggi con dei riferimenti alle applicazioni industriali; 2. nel capitolo 2 sono riportate tutte le leggi costitutive e i bilanci vari di energia, massa e quantità di moto; 3. nel capitolo 3 vengono riportati i risultati ottenuti dai vari modelli di interazione cinetica-turbolenza utilizzati, confrontandoli prima tra di loro e poi con i dati sperimentali; 4. nel capitolo 4 è presente una trattazione relativa alla formazione di NOx calcolati con i due diversi approcci indicati, e un confronto tra i due metodi di risoluzione presi in considerazione per effettuare l’analisi.