Estudio computacional acerca de la influencia de la geometría de un quemador de uso aeronáutico en los fenómenos de atomización y mezcla

Abstract

[ES] En el quemador académico CORIA burner , el combustible es inyectado mediante un atomizador en un flujo continuo de aire a alta velocidad, descomponiéndose en láminas y/ó gotas rápidamente y preparándose para la mezcla. Con el objetivo de favorecer dichos procesos de atomización y mezcla, el quemador cuenta con diversos elementos, tales como un torbellinador constituido por diversos canales y por un venturi convergente. Se lleva a cabo un enfoque mixto euleriano (para el modelado del flujo del aire, ya resuelto) y lagrangiano (para el seguimiento de las partículas de combustible), mediante el uso de un modelo validado previamente para la geometría de referencia frente a medidas experimentales existentes en la literatura. Partiendo de esta geometría de referencia, el propósito del trabajo es el estudio de la influencia de la variación en los aspectos geométricos del torbellinador (orientación y número de palas) y el venturi en el flujo bifásico desarrollado en el quemador mediante técnicas CFD, utilizando herramientas de mallado automático.

[EN] One of the objectives of today’s society is to reduce the polluting emissions and improve the air quality in big cities. Among the pollutants NOx stands out, due to its adverse effects on human health and the environment. Therefore, stricter laws are increasingly being passed to try to reduce its emission. In this context, new injection strategies emerge to try to correct the problem. This is the case of the Lean Direct Injection (LDI) concept for continuous flow motors. In this Final Master’s Project it is tried to make progress in the study of this strategy through numerical resolution with CFD codes. From experimental result, obtained in the LDI combustor designed by CORIA for KIAI proyect, an attempt will be made to characterize the gaseous and the liquid field that are been formed inside the burner, and also characterize the size of the droplets. Once the model is validated, a parametric study of the geometry will be carried out in order to obtain the geometric factors that most influence the fluid field. The CFD code that has been used is CONVERGE with adaptive mesh carrying out LES simulations

[CA] Un dels objectius de la societat actual es reduir les emissions contaminants y millorar la qualitat del aire en les grans ciutats. Entre els contaminants destaca el NOx degut als efectes especialment negatius en la salut humana y en el medi ambient. Per la qual cosa, cada vegada s’aproven lleis m´es estrictes per intentar reduir la seua emissi´o. En aquest context, sorgeixen noves estrat`egies d’injecci´o per intentar corregir el problema. Es el cas del concepte Lean Direct Injection (LDI) per a motors de flux continu. En el present Treball Fi de M`aster es pret´en avan¸car en la comprensi´o d’aquesta estrat`egia mitjan¸cant la resoluci´o num`erica amb codis CFD. A partir dels resultats experimentals, obtinguts a la c`amera de combusti´o LDI dissenyada en CORIA per al projecte KIAI, es tractar`a de validar el camp de velocitats gas´os y l´ıquid que es produeix en l’interior del cremador, aix´ı com caracteritzar els tamanys de les gotes. Una volta s’ha validat el model, es realitzar`a un estudi param`etric de la geometria amb el fi d’obtindre els factors geom`etrics que m´es influeixen en el camp fluid. El codi CFD utilitzat es CONVERGE amb mallat adaptatiu fent ´us de simulacions LES.