Análise de estabilidade global do queimador duplo Tsuji

• Processo: 22/14361-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Pesquisador responsável: Leandro Franco de Souza
• Beneficiário: Matheus de Padua Severino
• Supervisor: Daniel Rodríguez Álvarez
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Espanha
• Vinculado à bolsa: 21/10689-2 - Acoplamento entre instabilidades hidrodinâmicas e chamas difusivas com mudança drástica de forma e sob ação do empuxo, BP.DR
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Hidrodinâmica Estabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Double Tsuji burner | Double Tsuji flame | Global stability analysis | hydrodynamic stability | Linear stability analysis | Mecânica dos Fluidos

Resumo

As características peculiares do queimador duplo Tsuji permitem que ele seja uma configuração base para estudos fundamentais e até mesmo aplicações práticas. Notavelmente, por fornecer chamas com variação geométrica contínua desde o modo contrafluxo até o modo cofluxo. Este estudo é parte da análise proposta no projeto de doutorado (FAPESP 2021/10689-2) para o queimador duplo Tsuji. Em particular, neste sub-projeto, será realizada uma análise de estabilidade global, que proporcionará as condições de estabilidade/instabilidade desta configuração no âmbito de uma análise de estabilidade linear (LST). Nem o estado base nem a dinâmica das perturbações podem ser descritos com exatidão (analiticamente). Portanto, será usado um solver numérico para se obter o escoamento base. Ele se baseia na forma assintótica das equações de balanço para baixo número de Mach e para uma reação infinitamente rápida (a aproximação da superfície de chama). Os volumes finitos discretizam o domínio físico em malhas deslocadas, e a solução é iterativamente aproximada pelo método de compressibilidade artificial. Para a análise de estabilidade global, o domínio físico é descrito matematicamente por um domínio bidimensional não-homogêneo estendido periodicamente na terceira direção (longitudinal). Então, uma decomposição em modos normais temporais permite a derivação de um sistema de equações, e as respectivas condições de contorno, para a dinâmica das perturbações. Se as perturbações se atenuam (amplificam), o sistema é estável (instável). O código para análise de estabilidade global será verificado através da solução de casos disponíveis na literatura. Além disso, será utilizado o solver numérico, comparando-se as taxas de amplificação àquelas fornecidas pela análise linear. A validação física do modelo matemático será possível, futuramente, através de dados experimentais fornecidos pelo "Grupo de Mecânica de Fluidos Reativos (INPE)". (AU)