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.
