Modeling of complex premixed burner systems by using flamelet-generated manifolds

Oijen, van Ja Jeroen; Lammers, FA Frederik; Goey, de Lph Philip

doi:10.1016/s0010-2180(01)00316-9

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“…To reduce the computational cost due to the significantly larger domain, flamelet generated manifolds (FGM), often referred to as tabulated chemistry, [36][37][38][39] was used in place of finite-rate chemistry for case B 4 Tab,1 . To test the impact of different chemical and transport models on vorticity isotropy, case B Tab,1 is compared against case B.…”

Section: B Governing Equationsmentioning

confidence: 99%

Vorticity isotropy in high Karlovitz number premixed flames

Bobbitt

Blanquart

2016

Physics of Fluids

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The isotropy of the smallest turbulent scales is investigated in premixed turbulent combustion by analyzing the vorticity vector in a series of high Karlovitz number premixed flame direct numerical simulations. It is found that increasing the Karlovitz number and the ratio of the integral length scale to the flame thickness both reduce the level of anisotropy. By analyzing the vorticity transport equation, it is determined that the vortex stretching term is primarily responsible for the development of any anisotropy. The local dynamics of the vortex stretching term and vorticity resemble that of homogeneous isotropic turbulence to a greater extent at higher Karlovitz numbers. This results in small scale isotropy at sufficiently high Karlovitz numbers and supports a fundamental similarity of the behavior of the smallest turbulent scales throughout the flame and in homogeneous isotropic turbulence. At lower Karlovitz numbers, the vortex stretching term and the vorticity alignment in the strain-rate tensor eigenframe are altered by the flame. The integral length scale has minimal impact on these local dynamics but promotes the effects of the flame to be equal in all directions. The resulting isotropy in vorticity does not reflect a fundamental similarity between the smallest turbulent scales in the flame and in homogeneous isotropic turbulence. Published by AIP Publishing. [http://dx

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Section: B Governing Equationsmentioning

confidence: 99%

Vorticity isotropy in high Karlovitz number premixed flames

Bobbitt

Blanquart

2016

Physics of Fluids

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“…To provide such tabulations, several similar methods based on a priori detailed chemistry calculations were recently proposed: the FPI (Flame Prolongation of ILDM) method [25], the FGM (FlameletGenerated Manifold) [26] and the TKI method (Tabulated Kinetics of Ignition) [27]. The first two techniques are based on the tabulation of a set of unstrained premixed laminar flames.…”

Section: Overview Of Auto-ignition Modelling Strategiesmentioning

confidence: 99%

Latest Developments in Gasoline Auto-Ignition Modelling Applied to an Optical CAI (Tm) Engine

Knop

Jay

2006

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Derniers développements en matière de modélisation de l'auto-inflammation essence appliqués à un moteur optique utilisant la combustion CAI™ -La prédictivité de la simulation d'un moteur fonctionnant en mode de combustion à allumage par compression dépend fortement de la qualité de la description du phénomène d'auto-inflammation. L'auto-inflammation contrôlée d'un mélange carburé à base d'essence (CAI™ pour Controlled Auto-Ignition) nécessite la prise en compte des spécificités chimiques du carburant dans des conditions de fonctionnement caractérisées par des basses températures et de faibles richesses. Les modèles existants, utilisant des corrélations, ne permettent pas de couvrir l'ensemble de ces situations ni la prise en compte d'hétérogénéités locales responsables du développement des sites d'auto-inflammation. Ce papier décrit un nouveau modèle d'auto-inflammation basé sur l'exploitation de résultats de calculs de chimie complexe, opérés pour un large éventail d'indices d'octane et de taux de dilution par les gaz brû-lés. Sur base des conditions thermodynamiques locales, la description du phénomène d'auto-inflammation est réalisée par interpolation dans une base de données regroupant la description des effets de flammes froides et celle de l'évolution de la combustion pour des carburants de référence (PRF pour Primary Reference Fuel). La validation de ce modèle est opérée en comparant les résultats de simulation 3D à ceux de calculs de chimie complexe pour des configurations homogènes ou des machines à compression rapide. Un point de fonctionnement de référence, réalisé sur moteur à accès optique, est simulé afin de mettre en évidence les processus thermiques et chimiques responsables de l'apparition de l'auto-inflammation en combustion CAI™. Les résultats expérimentaux sont exploités pour évaluer la prédictivité du modèle en termes de valeurs moyennes, comme la pression cylindre, mais également pour les taux de réaction volumiques locaux comparés avec les visualisations directes de la lumière émise par les zones de combustion. Abstract -Latest Developments in Gasoline Auto

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“…Hay numerosos trabajos que modelizan el proceso de combustión que ocurre en los quemadores de gas (20,(36)(37)(38)(39)(40)(41)(42)(43), utilizando parámetros propios del quemador y aproximaciones a las reacciones químicas como la C-1 (Figura 5), usualmente empleada para la combustión del metano (20). Estos cálculos permiten conocer los perfiles de concentración de especies como CO, CO 2 , H 2 O, NO x , que dan idea sobre la eficiencia y seguridad de la combustión.…”

Section: Modos De Combustión En Los Quemadores Cerámicosunclassified

Quemadores de gas cerámicos

García¹,

Miranzo²,

Osendi³

2003

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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El creciente uso del gas natural, como fuente de energía térmica en aplicaciones domésticas, está produciendo una continua evolución en la tecnología de este tipo de calderas. Estas son cada vez más compactas y capaces de trabajar en un mayor rango de potencias caloríficas, para satisfacer las demandas de energía requeridas, en cada momento, por los usuarios. Para ello, deben estar provistas con quemadores que puedan funcionar intermitentemente en modo radiante, lo que permite un aumento en la eficiencia del proceso de combustión y, además, una reducción en la emisión de gases nocivos. Los materiales cerámicos son unos buenos candidatos para fabricar estas placas radiantes de los nuevos quemadores de gas. En general, estos materiales poseen las propiedades adecuadas para funcionar en las severas condiciones que se producen en la combustión, caracterizadas por las altas temperaturas y la presencia de especies químicas corrosivas. Estas condiciones de trabajo producen una degradación lenta pero progresiva de sus propiedades y, con el tiempo, dan lugar al fallo del quemador. En este trabajo se presenta una revisión sobre los tipos de quemadores de gas cerámicos existentes, requisitos que deben cumplir, su modo de operación y los modos en que se degradan.Palabras Clave: Quemadores radiantes, gas, combustión. Ceramic gas burnersThe extended use of natural gas for domestic applications is spurring the continuous improvement in the gas boiler technology. Thus, compact boilers that are able to work in a wider power range, in order to satisfy the exact energy requirements of the users, are a common goal. This requires the development of gas burners capable of working in radiant mode for increasing the combustion efficiency besides reducing the emissions of hazardous gases. The ceramic materials are strong candidates for this application. They have the properties required for working in the severe conditions associated with the combustion of gases, i.e. high temperatures and the presence of corrosive chemical species. These work conditions produce a slow but continuous degradation of their properties and the ultimate burner failure. This paper discusses the different types of ceramic gas burners available, their working requirements, modes of operation and the possible degradation mechanisms.Keywords: radiant gas burners, combustion. INTRODUCCIÓNLa combustión de gas natural es muy común en usos domésticos, como son los sistemas centrales de calefacción y las cocinas. Una ventaja del gas natural frente a los combustibles fósiles es su mayor limpieza, ya que no hay emisión de SO x , debido a que todos los compuestos de azufre se eliminan antes del transporte. Sin embargo, sí se producen emisiones de CO 2 , CO y NO x . El CO 2 es inherente a la combustión y solamente puede reducirse disminuyendo la cantidad de combustible quemado. La emisión de CO es pequeña cuando se consigue una combustión eficiente, mientras que la emisión de NO x , propia de la combustión en aire, se puede reducir si la temperatura de los gases de combus...

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Modeling of complex premixed burner systems by using flamelet-generated manifolds

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Vorticity isotropy in high Karlovitz number premixed flames

Vorticity isotropy in high Karlovitz number premixed flames

Latest Developments in Gasoline Auto-Ignition Modelling Applied to an Optical CAI (Tm) Engine

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