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Volumen 15 N° 1, Enero - Abril 2007

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Simulación de un escurrimiento reactivo al interior de una cámara de combustión

Carlos H. Salinas Lira1   Pedro A. Pacheco Fernandoy1

1 Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad del Bío-Bío. Av. Collao 12002. Concepción, Chile. Fono: (56-41) 731455/731499, fax: (56-41) 731022. E-mail: casali@ubiobio.cl, ppachecofernandoy@yahoo.es


RESUMEN

El presente trabajo dice relación con la simulación de gases calientes al interior de una cámara de tubular combustión. Siendo así, se generan mallas en dominios tubulares curvilíneos. La inyección de combustible es realizada a través de un cuerpo esférico posicionado en el eje de simetría de la cámara afectado por un flujo primario axial y un flujo secundario radial. El fluido es considerado Newtoniano incompresible y con propiedades termo físicas constantes, en cuanto el flujo es considerado laminar, modelado a través de la ecuaciones de Navier-Stokes. La formulación de Shvab-Zel'dovich es utilizada para modelar el transporte de energía y especies a través de una variable denominada Potencial de Acoplamiento. El modelo matemático es resuelto numéricamente a través del Método de los Volúmenes Finitos descrito en coordenadas curvilíneas con arreglo co-localizado de variables. Los términos difusivos son representados por diferencias centradas y se usa el esquema WUDS para los términos convectivos. La integración temporal es del tipo implícito. Resultados de campos de velocidades, temperaturas y concentraciones son mostrados y comparados con datos encontrados en la literatura especializada. Se concluye en cuanto a la calidad cualitativa y cuantitativa de los resultados generados y en particular en lo que dice relación con la forma de la llama.

Palabras clave: Simulación, combustión, volúmenes finitos, cámara, modelo numérico.

ABSTRACT

The present work is related to the simulation of hot gases inside a tubular combustion chamber. This way, meshes are generated in tubular curvilinear domains. The fuel injection is carried out through a spherical body positioned in the chamber symmetry axis, affected by an axial primary flow and a radial secondary flow. The fluid is considered Newtonian incompressible, with constant thermo physics properties. In regard to the fluid flow, this is considered laminar, modeled through Navier-Stokes Equations. The Shvab-Zel'dovich formulation is used to model energy and species transport through a variable denominated Linkage Potential. The mathematical model is solved numerically through the Finite Volumes Method in a curvilinear coordinated system, with co-located variable arrangement. Centered differences and WUDS schemes are used to represent the diffusion in convective terms. The temporary integration is of the implicit type. Results of fluid flow fields, temperatures and concentrations are shown and compared with specialized literature data. Conclusions are drawn from quality and quantitative results according to the available data, particularly, regarding flame shape.

Keywords: Simulation, combustion, finite volumes, chamber, numerical model.

 


 

REFERENCIAS

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