Simulación numérica de una cámara de combustión de alta velocidad con dos configuraciones de inyección de combustible

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se simuló numéricamente el proceso de combustión en una cámara de alta velocidad que opera con aire precalentado y metano. Las simulaciones han sido realizadas utilizando el software comercial FLUENT y para generar el mallado se empleó el software GAMBIT. Estos programas se emplearon como herramientas de diseño para investigar sobre el funcionamiento del sistema de combustión al emplear dos quemadores, sin sistema de generación de “swirl”: uno con inyección axial del combustible y el otro con inyección radial, antes de construir y probar el prototipo definitivo. Los modelos utilizados han sido k - ε para turbulencia, P1 para la radiación y PDF – Mixture Fraction para la combustión. Los resultados numéricos obtenidos muestran que el sistema de inyección radial de combustible puede traer ventajas respecto a la inyección axial desde el punto de vista de eficiencia de combustión, siendo más completa la combustión radial debido al mejor mezclado entre el gas y el aire.

ABSTARCT: In this work, it was simulated the combustion process in a high velocity chamber, which uses highly preheated air and methane as fuel. The simulation was carried out with FLUENT and the grid was drawn with GAMBIT. These programs were used as designing tool to predict the performance of the combustion system when two different types of burners are tested, and there is not swirl generation. The first type of burner the fuel is injected axially. In the second one the fuel is injected radially. The models were: k - ε for turbulence, P1 for radiation and PDF-Mixture Fraction for combustion processes. The numerical results show that radial injection of fuel presents a better performance than axial injection with regard to combustion efficiency, also it is achieved a more complete combustion due to the better mix between air and fuel.