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Título: REDUCTION OF COMPLEXITY IN COMBUSTION THERMOCHEMISTRY
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Autor(es): AMERICO BARBOSA DA CUNHA JUNIOR

Colaborador(es):  LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA - Orientador
Número do Conteúdo: 17685
Catalogação:  20/06/2011 Idioma(s):  ENGLISH - UNITED STATES

Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17685@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=17685@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.17685

Resumo:
The development of computational models for the numerical simulation of chemically reacting flows operating in the turbulent regime requires the solution of partial differential equations that represent the balance of mass, linear momentum, chemical species and energy. Moreover, the chemical reactions of the model may require a detailed reaction mechanism for the description of the physicochemical phenomena involved. One of the biggest challenges is the stiffness of the numerical simulation of these models and the nonlinear nature of species rate of reaction. This dissertation presents an overview of the main techniques available in the literature for the development of reduced models of chemical kinetics, particularly for the combustion, as well as the techniques for efficient computation of the chemically reacting flows models. After a presentation of the associated mathematical formulation, the methodology dubbed in situ adaptive tabulation (ISAT) is implemented and its accuracy, efficiency and memory usage are evaluated in the simulation of homogeneous stirred reactor models. The combustion of carbon monoxide with oxygen and methane with air mixtures is considered, which detailed reaction mechanisms involve 4 and 53 species, 3 and 325 reactions respectively. The results of these simulations indicate that the development implementation of the ISAT technique has a absolute global error of less than 1%. Moreover, the ISAT technique provided gains, in terms of computational time, of up to 80% when compared to the direct integration of the full chemical kinetics. However, in terms of memory usage the present implementation of ISAT technique was found to be excessively demanding.

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