%0 Thesis
%4 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/11.19.15.58
%2 sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/11.19.15.58.43
%T Investigação experimental de escoamento inerte turbulento num banco de estudo de instabilidade de combustão usando PIV
%J Experimental investigation of turbulent inert flow in combustion instability research beach using PIV
%D 2020
%8 2019-11-07
%9 Dissertação (Mestrado em Combustão e Propulsão)
%P 288
%A Leal, Samuel Carvalho de Souza,
%E Dourado, Wladimyr Mattos da Costa (presidente/orientador),
%E Mendonça, Márcio Teixeira de,
%E Savonov, Roman Ivanovitch,
%E Trevisan, Bruno Peruchi,
%I Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
%C São José dos Campos
%K escoamento turbulento, instabilidade de combustão, velocimetria por imagem de partícula, combustion instability, particle image velocimetry, turbulent flow.
%X No intuito de contribuir para o desenvolvimento nacional de sistemas de combustão adaptados a instabilidade termo-acústica, o presente trabalho investigou as características do escoamento inerte turbulento, no caso, o ar, em uma câmara de combustão usando Velocimetria por Imagem de Partícula (PIV). A utilidade da investigação do escoamento inerte turbulento no estudo da instabilidade termo-acústica, está na comparação das suas características com as do escoamento reativo. A partir desta comparação, torna-se possível identificar os efeitos da combustão no escoamento turbulento e, consequentemente, caracterizar a instabilidade de combustão. Atualmente, este fenômeno físico é um dos principais problemas dos sistemas de combustão, tanto que diversas pesquisas são realizadas para analisar e investigar meios de controlá-la. A instabilidade de combustão, que se compõe de oscilações termo-acústicas de alta amplitude, diminui o desempenho dos motores, prejudica o controle das emissões de poluentes e danifica diversos componentes dos motores. Para evitar estes efeitos indesejáveis, diversas técnicas e adaptações foram desenvolvidas nos combustores para minimizar ou eliminar a instabilidade termo-acústica. A presente investigação utilizou um combustor de geometria retangular alimentado com ar em condições atmosféricas. Três injetores planos estão instalados no combustor mas permaneceram desligados durante as medições. Dados de diversos parâmetros caracterizadores do escoamento turbulento foram obtidos nas regiões a montante e a jusante dos injetores. Nas análises do presente trabalho, foi observado que o escoamento turbulento é plenamente desenvolvido na região a montante dos injetores. Na região a jusante dos injetores, foi verificado zonas de recirculação e produção de vórtices nas camadas de cisalhamento localizadas nas bordas destes. Também foi constatado que as estruturas coerentes de larga escala são disseminadas e dissipadas ao longo da direção longitudinal da região principal. Somado a isso, observou-se que, em diversos aspectos, o escoamento turbulento foi afetado pelo cisalhamento provocado pelas paredes em ambas as regiões. Parte dos resultados da investigação, que utilizou Velocimetria Laser de Efeito Doppler (LDV) no mesmo combustor, foi comparada com os resultados desta investigação. Nesta comparação, foi constatado boa convergência entre os resultados dos dois trabalhos na região de entrada e em diversos aspectos na região principal. ABSTRACT: In order to contribute to the national development of combustion systems adapted to thermo-acoustic instability, the present work investigated the inert turbulent flow characteristics, in the case, air, in a combustion chamber using Particle Image Velocimetry (PIV). The usefulness of inert turbulence flow investigation in the study of thermo-acoustic instability lies in the comparison of its characteristics with reactive flow characteristics. From this comparison, it becomes possible to identify combustion effects in turbulent flows and, consequently, characterize combustion instability. Nowadays, this physical phenomenon is one of the main problems of combustion systems, and a large number of investigations are performed to analyze and investigate the means of controlling it. Combustion instability, which results in high-amplitude thermo-acoustic oscillations, decreases engine performance, impairs control of pollutant emissions and damages various engine components. To avoid these undesirable effects, various techniques and adaptations have been used in combustors to reduce or eliminate thermo-acoustic instability. The present investigation used a air-breathing combustor with rectangular geometry in atmospheric conditions. Three flat injectors are installed in the combustor but have remained switched off during the measurements. Data from several parameters characterized by turbulent flow were obtained in the upstream and downstream regions of the injectors. In the present work, it was observed that the turbulent flow is fully developed in the upstream region of the injectors. In the downstream region of the injectors, zones of recirculation and vortex production in the shear layers located at the edges were detected. It has also been found that coherent large scale structures are disseminated and dissipated along the longitudinal direction of the main region. Moreover, it was observed that, in many ways, the turbulent flow was affected by the shear caused by the walls in both regions. Part of the research results, which used the Doppler Effect Laser Velocimetry (LDV) in the same combustor, was compared with the results of this research. In this comparison, good convergence was found between the results of the two studies in the entrance region and in several aspects in the main region.
%@language pt
%3 publicacao.pdf