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Evaluación de Mecanismos Cinéticos Químicos para la Combustión de Metano: Una Revisión desde una Perspectiva de CFD

Autores: Zettervall, Niklas; Fureby, Christer; Nilsson, Elna J. K.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Energía

Subcategoría

Tecnología de combustibles

Palabras clave

Metano
Combustión
Mecanismos
Modelado CFD
Mecanismo cinético
Simulaciones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 38

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El metano es un combustible importante para la combustión en turbinas de gas y motores de gas, y el combustible más común en estudios de combustión fundamentales. A medida que la modelización de dinámica de fluidos computacional (CFD) de la combustión se vuelve cada vez más importante, también lo son los mecanismos cinéticos químicos para la combustión de metano. Existen mecanismos cinéticos de diferente complejidad, y el objetivo de este estudio es revisar los mecanismos detallados, reducidos y globales comúnmente utilizados que son importantes para la CFD de la combustión de metano. En esta revisión, se esbozan procedimientos relevantes para el desarrollo de modelos. Se han realizado simulaciones de configuraciones unidimensionales y bidimensionales en una amplia gama de condiciones, incluyendo la adición de H, CO y HO, y los resultados se utilizan en una recomendación final sobre el uso de los diferentes mecanismos. El objetivo de esta revisión es poner énfasis en la importancia de una elección informada del mecanismo cinético para obtener resultados precisos a un costo computacional razonable. Se muestra que para simulaciones de llamas, un mecanismo reducido con solo 42 reacciones irreversibles da una excelente concordancia con los datos experimentales, utilizando solo el 5% del tiempo computacional en comparación con el ampliamente utilizado GRI-Mech 3.0. Los mecanismos reducidos son altamente adecuados para simulaciones de llamas, mientras que para la ignición tienden a reaccionar demasiado lento, dando un tiempo de retraso de ignición más largo de lo esperado. Para mezclas combustibles con adición de hidrógeno, dióxido de carbono o agua, los mecanismos detallados así como los reducidos generalmente muestran un rendimiento tan bueno como en las simulaciones correspondientes de mezclas de metano/aire puro.

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