Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10183/182056 |
Resumo: | A simulação numérica de escoamentos reativos, como a combustão, tem um caráter altamente não-linear devido a presença de diversas reações químicas que acontecem entre as espécies que descrevem o processo de oxidação do combustível. Além disso, tais processos ocorrem a nível molecular, tornando o sistema de equações governantes rígido, o que implica na necessidade de esquemas numéricos de alta ordem bem como malhas finas e passo de tempo pequeno, aumentando consideravelmente o custo computacional. Neste sentido, o uso de mecanismos de oxidação detalhados na simulação numérica é proibitivo, e técnicas de redução química são necessárias de modo a desenvolver modelos reduzidos com menos variáveis e rigidez moderado, mantendo a precisão e abrangência do modelo detalhado. O objetivo do presente trabalho é obter uma comparação dos resultados obtidos para duas técnicas de redução química diferentes, Directed Relation Graph - DRG, baseada no desenvolvimento de mecanismos esqueletos, e a Reaction Diffusion Manifolds - REDIM, baseada na separação das escalas de tempo. Como validação dos modelos propostos, simulações numéricas 1D de chamas pré-misturadas e não pré-misturadas, bem como de reatores homogêneos, são desenvolvidas. Além disso, uma estratégia que une as duas técnicas de redução é apresentada, com o objetivo de ser aplicada em mecanismos cinéticos grandes. |
id |
URGS_5fda9fa91599530bc90ab31a9215e5e6 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.lume.ufrgs.br:10183/182056 |
network_acronym_str |
URGS |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
repository_id_str |
1853 |
spelling |
Minuzzi, Felipe CrivellaroDe Bortoli, Álvaro Luiz2018-09-15T02:57:43Z2018http://hdl.handle.net/10183/182056001075720A simulação numérica de escoamentos reativos, como a combustão, tem um caráter altamente não-linear devido a presença de diversas reações químicas que acontecem entre as espécies que descrevem o processo de oxidação do combustível. Além disso, tais processos ocorrem a nível molecular, tornando o sistema de equações governantes rígido, o que implica na necessidade de esquemas numéricos de alta ordem bem como malhas finas e passo de tempo pequeno, aumentando consideravelmente o custo computacional. Neste sentido, o uso de mecanismos de oxidação detalhados na simulação numérica é proibitivo, e técnicas de redução química são necessárias de modo a desenvolver modelos reduzidos com menos variáveis e rigidez moderado, mantendo a precisão e abrangência do modelo detalhado. O objetivo do presente trabalho é obter uma comparação dos resultados obtidos para duas técnicas de redução química diferentes, Directed Relation Graph - DRG, baseada no desenvolvimento de mecanismos esqueletos, e a Reaction Diffusion Manifolds - REDIM, baseada na separação das escalas de tempo. Como validação dos modelos propostos, simulações numéricas 1D de chamas pré-misturadas e não pré-misturadas, bem como de reatores homogêneos, são desenvolvidas. Além disso, uma estratégia que une as duas técnicas de redução é apresentada, com o objetivo de ser aplicada em mecanismos cinéticos grandes.Numerical simulation of reactive flows, such as combustion, has a highly non-linear character due to the presence of several chemical reactions that occur among the chemical species that describe the process of fuel’s oxidation. Besides, such processes occur at a molecular level, making the system of governing equations stiff, which implies in the need of high order numerical schemes as well as fine meshes and small time step, enhancing considerably the computational cost. In this sense, the use of detailed oxidation mechanisms in the numerical simulation is prohibitive, and chemical reduction techniques are needed in order to develop reduced models with less variables and moderate stiffness, while maintaining the accuracy and comprehensiveness of the detailed model. The objective of the present works if to obtain a comparison between two chemical reduction techniques, the Directed Relation Graph - DRG, based on the skeletal mechanisms generation, and the Reaction Diffusion Manifolds - REDIM, based on the separation of time scales. As validation of the proposed models, one-dimensional numerical simulations of premixed and non-premixed flames, as well as homogeneous reactors, are carry out. Besides, a coupled methodology between DRG and REDIM is presented, that will provide a useful tool for simulation of fuels with very large detailed kinetic mechanisms.application/pdfporDinâmica dos fluidosCombustãoFluid DynamicsSkeletal MechanismsREDIMChemical ModellingCombustionReduction techniques applied to the oxidation of ethanolinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal do Rio Grande do SulInstituto de MatemáticaPrograma de Pós-Graduação em Matemática AplicadaPorto Alegre, BR-RS2018doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGSinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)instacron:UFRGSORIGINAL001075720.pdfTexto completoapplication/pdf2991968http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/1/001075720.pdf9840eaa6cb59ca16380608a6a25367d4MD51TEXT001075720.pdf.txt001075720.pdf.txtExtracted Texttext/plain231674http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/2/001075720.pdf.txt1140567825c52126033a5bf5943fe6f3MD52THUMBNAIL001075720.pdf.jpg001075720.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1056http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/3/001075720.pdf.jpg742998f45107d1b07bcaa37d34740a9cMD5310183/1820562018-10-05 07:51:15.136oai:www.lume.ufrgs.br:10183/182056Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://lume.ufrgs.br/handle/10183/2PUBhttps://lume.ufrgs.br/oai/requestlume@ufrgs.br||lume@ufrgs.bropendoar:18532018-10-05T10:51:15Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
title |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
spellingShingle |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol Minuzzi, Felipe Crivellaro Dinâmica dos fluidos Combustão Fluid Dynamics Skeletal Mechanisms REDIM Chemical Modelling Combustion |
title_short |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
title_full |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
title_fullStr |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
title_full_unstemmed |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
title_sort |
Reduction techniques applied to the oxidation of ethanol |
author |
Minuzzi, Felipe Crivellaro |
author_facet |
Minuzzi, Felipe Crivellaro |
author_role |
author |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Minuzzi, Felipe Crivellaro |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
De Bortoli, Álvaro Luiz |
contributor_str_mv |
De Bortoli, Álvaro Luiz |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Dinâmica dos fluidos Combustão |
topic |
Dinâmica dos fluidos Combustão Fluid Dynamics Skeletal Mechanisms REDIM Chemical Modelling Combustion |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Fluid Dynamics Skeletal Mechanisms REDIM Chemical Modelling Combustion |
description |
A simulação numérica de escoamentos reativos, como a combustão, tem um caráter altamente não-linear devido a presença de diversas reações químicas que acontecem entre as espécies que descrevem o processo de oxidação do combustível. Além disso, tais processos ocorrem a nível molecular, tornando o sistema de equações governantes rígido, o que implica na necessidade de esquemas numéricos de alta ordem bem como malhas finas e passo de tempo pequeno, aumentando consideravelmente o custo computacional. Neste sentido, o uso de mecanismos de oxidação detalhados na simulação numérica é proibitivo, e técnicas de redução química são necessárias de modo a desenvolver modelos reduzidos com menos variáveis e rigidez moderado, mantendo a precisão e abrangência do modelo detalhado. O objetivo do presente trabalho é obter uma comparação dos resultados obtidos para duas técnicas de redução química diferentes, Directed Relation Graph - DRG, baseada no desenvolvimento de mecanismos esqueletos, e a Reaction Diffusion Manifolds - REDIM, baseada na separação das escalas de tempo. Como validação dos modelos propostos, simulações numéricas 1D de chamas pré-misturadas e não pré-misturadas, bem como de reatores homogêneos, são desenvolvidas. Além disso, uma estratégia que une as duas técnicas de redução é apresentada, com o objetivo de ser aplicada em mecanismos cinéticos grandes. |
publishDate |
2018 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2018-09-15T02:57:43Z |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2018 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/10183/182056 |
dc.identifier.nrb.pt_BR.fl_str_mv |
001075720 |
url |
http://hdl.handle.net/10183/182056 |
identifier_str_mv |
001075720 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) instacron:UFRGS |
instname_str |
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
instacron_str |
UFRGS |
institution |
UFRGS |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/1/001075720.pdf http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/2/001075720.pdf.txt http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/10183/182056/3/001075720.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
9840eaa6cb59ca16380608a6a25367d4 1140567825c52126033a5bf5943fe6f3 742998f45107d1b07bcaa37d34740a9c |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) |
repository.mail.fl_str_mv |
lume@ufrgs.br||lume@ufrgs.br |
_version_ |
1810085454411726848 |