Numerical simulation of diffusion flames of hydrogen using Navier-Stokes equations

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X66842

Keywords:

Hydrogen, Diffusion Flames, Mechanism Reduced, Numerical Simulation

Abstract

The demand for new sources of alternative fuels, to replace the use of fossil fuels and reduce gas emissions, hasincreased in recent years. Hydrogen has increasingly become an interesting alternative fuel as it does not producegreenhouse gas CO2and can increase fuel economy when used in hydrocarbon mixtures. In this work, a numericalsimulation was carried out for diffusion flames of hydrogen inside a rectangular burner. Therefore, Navier-Stokesreactive equations were applied, mixture fraction for the flow and for the chemical part the flamelet method. Forthe modeling of turbulence, the known technique was used as large-eddy simulation (LES), and the finite differencemethod to discretize the equations. Simplifications were also carried out in terms of the equations to reduce thecomplexity of the problem. The numerical results obtained were compared with data found in the literature.

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Author Biographies

Evanildo Franco de Jesus, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Possui graduação em Matemática pela Universidade Federal do Pampa (2017) e mestrado em Modelagem Matemática pela Universidade Federal de Pelotas (2020). Atualmente é doutorando em Matemática Aplicada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul-UFRGS.

Régis Sperotto de Quadros, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Possui graduação em Matemática pela Universidade de Passo Fundo (2000), mestrado em Matemática Aplicada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2003), doutorado em Matemática Aplicada realizado na Technische Universität Darmstadt em Darmstadt na Alemanha (2009) e Pos-doutorado em Energia Nuclear pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2014). Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Análise Numérica e Otimização. Atualmente é professor associado do Departamento de Matemática e Estatística na Universidade Federal de Pelotas e coordenador do Programa de Pós Graduação em Modelagem Matemática do Instituto de Física e Matemática da UFPel. Na página do laboratório GDISPEN estão descritas algumas das pesquisas que têm sido desenvolvidas pelo pesquisador e equipe do grupo de pesquisa: https://wp.ufpel.edu.br/fentransporte.

Daniela Buske, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

possui graduação em Matemática Licenciatura Plena pela Universidade Federal de Santa Maria (1999) , mestrado e doutorado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2004;2008) na área de Fenômenos de Transporte / Dispersão de Poluentes e pós-doutorado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2011) na área de Engenharia Nuclear. Realizou estágio de doutorado na Itália no "Istituto Di Scienze Dell'atmosfera e Del Clima Di Bologna", ISAC/CNR de Bologna. Atualmente é professora associada da Universidade Federal de Pelotas. Participa do PPG em Modelagem Matemática e do PPG em Ciências Ambientais da UFPel. Tem experiência na área de Geociências e Matemática Aplicada, com ênfase em Matemática Aplicada / Física da Atmosfera / Fenômenos de Transporte, atuando principalmente nos seguintes temas: dispersão de poluentes, modelagem matemática, física da camada limite atmosférica, poluição do ar, soluções analíticas/semi-analíticas, transformadas integrais, transferência de calor e massa. Na página do laboratório GDISPEN estão descritas algumas das pesquisas que têm sido desenvolvidas pela pesquisadora e equipe do grupo de pesquisa: https://wp.ufpel.edu.br/fentransporte.

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Published

2021-11-08

How to Cite

Jesus, E. F. de, Quadros, R. S. de, & Buske, D. (2021). Numerical simulation of diffusion flames of hydrogen using Navier-Stokes equations. Ciência E Natura, 43, e14. https://doi.org/10.5902/2179460X66842

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