Simulação CFD e modelagem do coeficiente de difusão em chamas difusivas laminares de etileno

Abstract

Este estudo concentra-se na modelagem do termo de difusão como elemento central. A contribuição deste trabalho reside na modelagem aprimorada do termo de difusão em chamas difusivas laminares, representando uma contribuição significativa para a precisão na simulação desses fenômenos. Foi feita uma análise aprofundada das teorias de Chapman-Enskog, métodos de Wilke e Lee, assim como a correlação de Fuller, Schetter e Giddings, com o intuito de aprimorar o cálculo do coeficiente de difusão. Além disso, desenvolve-se um modelo de fluidodinâmica computacional voltado à simulação de chamas difusivas em escoamento laminar de etileno. O modelo adota o mecanismo de cinética química BFER em duas etapas globais e integra as equações de Navier-Stokes para o campo de veloci dade, a equação de conservação de energia para o campo de temperatura, e equações de conservação de espécies químicas para a composição da mistura de gases. O cálculo dos termos de fonte de reação química é realizado por meio do método de Euler explícito, com um passo de tempo notavelmente reduzido em comparação com a simulação CFD. A im plementação prática é efetuada por intermédio de um código computacional em Matlab, utilizado para simular um caso de teste. Os resultados são cuidadosamente confrontados com dados experimentais originados de uma chama de difusão laminar de etileno, abran gendo a comparação das dimensões da chama, perfil de temperaturas e termos difusivos das espécies químicas.