Um estudo numérico da influência da radiação sobre a turbulência em uma chama turbulenta 2D axissimétrica

Felipe Roman Centeno, Elizaldo Domingues dos Santos, Cristiano Vitorino da Silva, Francis Henrique Ramos França

Resumo


Este artigo apresenta um estudo da influência da radiação térmica sobre a turbulência através da simulação de uma chama turbulenta, não pré-misturada, de metano-ar. Neste problema dois aspectos precisam ser considerados para uma avaliação precisa da radiação térmica: interações turbulência-radiação (TRI) e as propriedades radiativas das espécies participantes, as quais são tratadas aqui com o modelo da soma ponderada de gases cinza (WSGG) baseado em correlações recentemente obtidas a partir do banco de dados espectrais HITEMP2010. As taxas das reações químicas foram consideradas como os menores valores entre as taxas de Arrhenius e de Eddy Break-Up. Um mecanismo de reação global de duas etapas foi empregado, enquanto a modelagem da turbulência foi considerada através do modelo k-ε padrão. Os termos fontes da equação da energia consistiram no calor gerado pelas reações químicas assim como pelas trocas radiantes. O método de ordenadas discretas (DOM) foi empregado para resolver a equação de transferência radiativa (RTE), incluindo as TRI. Comparações de resultados das simulações com e sem radiação térmica demonstraram que a radiação influenciou as propriedades turbulentas avaliadas (raiz média quadrática das flutuações de velocidade e de temperatura, e energia cinética turbulenta das flutuações de velocidade). A radiação suavizou os campos de propriedades turbulentas. A influência da radiação foi mais importante sobre as flutuações de temperatura do que nas flutuações de velocidade.

Palavras-chave: radiação térmica, turbulência, TRI, CFD, chama não pré-misturada.


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