Caracterización mediante simulación numérica del fenómeno ’vortex breakdown’ en Combustión de Sprays

Herrero Hernánz, Marta (2018). Caracterización mediante simulación numérica del fenómeno ’vortex breakdown’ en Combustión de Sprays. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Caracterización mediante simulación numérica del fenómeno ’vortex breakdown’ en Combustión de Sprays
Author/s:
  • Herrero Hernánz, Marta
Contributor/s:
  • Carpio Huertas, Jaime
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería Industrial
Date: September 2018
Subjects:
Freetext Keywords: Reynolds, vortex breakdown, Combustión Spray, Simulación numérica, Computational Fluid Dynamics, quemador
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El objetivo del proyecto es el estudio de los quemadores de Sprays mediante su modelización y simulación numérica. Los Sprays son combustibles líquidos que se atomizan para favorecer su vaporización y posterior combustión. Existen métodos que previenen el soplado o extinción de la llama, como el conocido como vortex breakdown. Este fenómeno aparece en una zona en la que el flujo se decelera debido a la presencia de un torbellino, fruto del movimiento de giro de la corriente principal. Así, la corriente principal no solo tiene velocidad axial, sino también azimutal; el torbellino frena el fluido en el eje y le obliga a moverse lateralmente más deprisa generándose un cono. Las principales ecuaciones que rigen la Mecánica de Fluidos son las ecuaciones de conservación de masa, de cantidad de movimiento y de energía. Su resolución directa es compleja,por lo que frecuentemente para acelerar el proceso del cálculo se realizan simplificaciones del modelo. Cabe comentar que la metodología llevada a cabo a lo largo del proyecto consiste en trabajar sobre un mismo problema y geometría del que se va aumentando la complejidad de forma gradual. Así, se comienza por el estudio de casos sencillos sobre los que se añaden modificaciones para acercarse a la fenomenología de quemadores de Sprays. Primeramente se ha hecho uso de la Aproximación Cuasicilíndrica de Capa Límite, lo cual ha permitido simplificar las ecuaciones tomando una serie de hipótesis ([16, 4]). Una de las principales ventajas de la Aproximación Cuasicilíndrica de Capa Límite (B.L.A.) es la rapidez en el cálculo, el cual se ha realizado en Matlab, previa adimensionalización y discretización de las ecuaciones. El uso de este tipo de aproximaciones, como es sabido, lleva asociado un error de cálculo determinado. Éste depende en gran parte del modelo de aproximación de las derivadas parciales que aparecen en las ecuaciones de Navier Stokes, así como del tamaño de malla elegido. Se han probado distintos esquemas numéricos y tamaños de la malla hasta encontrar el óptimo entre tiempo de cálculo y exactitud requerida. Entre los esquemas numéricos utilizados destacan el esquema de Euler implícito y el esquema de Crank Nicolson, resueltos en la mayoría de los casos por el algoritmo de Newton Rapson.

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Item ID: 53796
DC Identifier: http://oa.upm.es/53796/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:53796
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 31 Jan 2019 09:12
Last Modified: 30 Mar 2019 23:30
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