Non-premixed combustion modelling and its applications
Numerical and experimental aspects
Tid: To 2024-06-13 kl 10.00
Plats: D3, Lindstedtsvägen 5, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Kemiteknik
Respondent: Zari Musavi , Processteknologi
Opponent: Doktor Nils Erland Haugen, SINTEF, Norge
Handledare: Professor Klas Engvall, Processteknologi; Professor Lars Pettersson, Processteknologi
QC 20240516
Abstract
Dagens samhälle är starkt beroende av förbränningsreaktioner för att tillhandahålla många av våra mest grundläggande behov, såsom värme, ljus och transport. Förståelsen av förbränningsprocesser är därför avgörande för att minska effekterna av utsläpp på miljön och klimatförändringar, vilket utgör hälsorisker för människor över hela världen. Den föreliggande studien tittar på komplexiteten i strömningsmekanik, kinetik, förbränning och sot modellering i olika brännarkonfigurationer.
Då etablerade modeller, som tex. den turbulenta modellen k-ε, ofta erbjuder en enkelhet i användandet, så visar alternativa modeller, som övergångsmodellen SST, lovande resultat när det gäller att fånga dynamiken vid virvelflöden, även om användningen ofta medför ökade krav på beräkningskapacitet. Strategier för kinetik och förbränningsmodellering varierar, där till exempel användningen av sannolikhetstäthets-funktioner är effektiv vid bestämning av en flammas position och dess temperaturområden. Detaljerad kinetisk reaktionsmodellering tillsammans med strömningsmekanik i realtid förbättrar förståelsen för förbränningsdynamik och hur olika komponenter uppträder. Sot modellering är utmanande när det gäller att noggrant förutsäga partikelstorleksfördelningar, vilket belyser en begränsning hos kommersiell programvara för modellering. En förenkling av den geometriska representationen till en dimension förenklar och förbättrar möjligheten att förena komplexa sot- och förbränningsmodeller, vilket leder till ett lägre behov av beräkningskapacitet och en förbättring av modelleringsresultaten.
Arbetet betonar behovet av utvecklade robusta moduler för modellering, validerade vid olika förbränningsförhållanden, och framtagna inom akademiska forskning med en stark koppling till industriella tillämpningar. Slutligen så ger arbetet insikter i hur komplex CFD-modellering av förbränningssystem är, och hur viktigt det är men en fortsatt förfining och validering av metoder för modellering för att överbrygga gapet mellan teoretiska studier och praktiska tillämpningar.