Numerički efikasno modeliranje turbulentnih nepredmiješanih plamenova

Pristup tabeliranja kemijskih vrsta u pretprocesoru, baziran na izračunima predmiješanih ili nepredmiješanih plamenova, je razvijen i implementiran u ovome radu. U tu svrhu je razvijen računalni program u kojem se vrše proračuni kemijskih vrsta u pretprocesoru. Modeliranje izgaranja tijekom same CFD procedure se sastoji u izračunu prostorne raspodijeljenosti različitih skalara – udjela smjese goriva i varijable napretka reakcije – dok su udjeli pojedinih kemijskih vrsta funkcijski povezani sa ta dva skalara ovisno o modelu. Razvijeni modeli su primijenjeni u proračunima izgaranja na tri konfiguracije s različitim stupnjem složenosti. Rezultati simulacije su uspoređeni s eksperimentalno dobivenim vrijednostima te s rezultatima simulacije dobivenih upotrebom standardnog stacionarnog laminarnog flamelet modela. Simulirane konfiguracije su bile sljedeće – prorijeđeni vodikov slobodni mlazni plamen (H2/He-zrak plamen B), pilotirani metanov slobodni mlazni plamen (Sandia plamen D) te zatvoreni plamen prirodnog plina u TECFLAM ložištu. U sva tri slučaja su upotrijebljeni detaljni kemijski mehanizmi. Metoda diskretnog prijenosa topline zračenjem je implementirana u CFD program (FIRE), a da bi se prilikom modeliranja obuhvatio proces prijenosa topline zračenjem. Također, upotrebljen je hibridni model turbulencije prilikom modeliranja protoka fluida te su njegovi rezultati uspoređeni s rezultatima dobivenim upotrebom standardnog k-ε modela turbulencije. \Nova procedura tabeliranja kemijskih vrsta se pokazala kao mogućom alternativom standardnom laminarnom flamelet modelu. U slučaju predmiješanih plamenova moguće je obuhvatiti cjelokupno područje od hladnog miješanja reaktanata do ravnotežnog izgaranja, što dopridonosi povećanoj univerzalnosti ovog modela. \NO je dobro predviđen modelom baziranom na predmiješanim plamenovima, dok se upotreba nepredmiješanih plamenova pokazala lošim izborom u ovome slučaju. Modeli bazirani na varijabli napretka reakcije pokazali su se manjkavima u područjima s bogatom smjesom goriva u slučaju Sandia plamena D te je potrebno ostvariti daljnji napredak u ovome pogledu. Uključivanje modeliranja prijenosa topline zračenjem pokazalo se bitnim za točni izračun temperaturnih polja. U općem slučaju, hibridni model turbulencije pokazao se boljim od standardnog k-ε modela