Análise da propagação de chamas pré-misturadas em reator de volume constante

Abstract

O conhecimento das propriedades físico químicas das misturas combustíveis é de extrema importância para a evolução dos motores a combustão interna. Dentre os parâmetros de combustão que dependem das várias características físicas e químicas de um processo de combustão em reagentes pré-misturados está a velocidade de queima. Esta tem influência direta na taxa de liberação de energia e, portanto, no desempenho dos motores a combustão interna de ignição por centelha. A velocidade de queima pode ser medida e estes resultados são utilizados tanto diretamente como referência para o desenvolvimento de câmaras de combustão como para desenvolver modelos de simulação numérica de baixo custo computacional. Em particular, os métodos numéricos devem envolver o acoplamento entre cinética química, equações de transporte e turbulência. Este acoplamento usualmente demanda um grande esforço computacional. Assim, procura-se aplicar modelos físicos e matemáticos que capturem os eventos físicos e/ou químicos de interesse com um custo computacional condizente com os recursos disponíveis. O foco deste trabalho é a combustão de misturas de ar e combustíveis em câmara de volume constante. Esta proporciona a possibilidade da medição da velocidade de queima em regime laminar e turbulento além de possibilitar a validação de modelos numéricos em uma situação mais controlada do ponto de vista de variáveis do problema. Nestes experimentos, a combustão, originada por centelha, pode ser realizada na mistura quiescente ou com diferentes níveis de turbulência inicial. Neste trabalho, analisam-se dois métodos alternativos de determinação da velocidade de queima, um método ótico e outro baseado na evolução temporal da pressão. A análise é baseada em modelos de propagação de chama em uma mistura compressível. Estes métodos são discutidos e as suas capacidades preditivas são comparadas. O método termodinâmico é então aplicado a dados disponíveis na literatura empregando dois algoritmos. Os resultados de cada algoritmo são analisados e recomendações são feitas com relação à sua utilização. Palavras Chave: Velocidade de queima, Combustíveis, Chamas Pré Misturadas, Reator de Volume Constante.