Theoretical analysis of a diffusion flame established in an inert porous medium

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Max Akira Endo Kokubun
Orientador(a): Fernando Fachini Filho
Banca de defesa: Wladimyr Mattos da Costa Dourado, Marcio Teixeira de Mendonça, Fernando Marcelo Pereira, Alexey Maylybaev
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e Propulsão
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.03.12.43
Resumo: In this work we analyze a steady, planar diffusion flame established in an inert porous matrix. Thc geomotry under consideration is a stagnation-point flow against a condensed (liquid) phase, with all the system (gas and liquid) immersed in an inert porous matrix. In order to better understand the coupled physical processes that occur in this confined problem, we divide the present work in three distinct, but closely related, parts. In the first part we analyze the frozen impinging flow against a hot, impermeable wall (the gas is confined in an inert porou matrix). This configuration allow us to study the heat transfer problem occurring inside the porous rnatrix. In the second part we replace the impermeable wall by a pool of liquid and analyze tho steady vaporization regime that is established when tho impinging flow is at a higher temperature than the liquid boiling temperature. In this case, the heat and rnass transfer confined problem is analyzed. Then, in the third part we consider the impinging jet to be oxidant and the liquid to be fuel. By considering that the conditions are such that a diffusion flame is established, we analyze the influence of the porous matrix in the overall flame properties. Finally, in the Appendix we perforrn an asyrnptotic analysis of the extinction of a diffusion flame established in an inert porous chamber. This analysis is made in order to shed some light on how the gas-solid heat cxchange modifies the extinction limits of such confined flames.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTheoretical analysis of a diffusion flame established in an inert porous mediumAnálise teórica de uma chama difusiva estabelecida em um meio poroso inerte2014-09-19Fernando Fachini FilhoWladimyr Mattos da Costa DouradoMarcio Teixeira de MendonçaFernando Marcelo PereiraAlexey MaylybaevMax Akira Endo KokubunInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Combustão e PropulsãoINPEBRdiffusion flamesporous materialsliquid fuelschamas difusasmateriais porososcombustíveis líquidosIn this work we analyze a steady, planar diffusion flame established in an inert porous matrix. Thc geomotry under consideration is a stagnation-point flow against a condensed (liquid) phase, with all the system (gas and liquid) immersed in an inert porous matrix. In order to better understand the coupled physical processes that occur in this confined problem, we divide the present work in three distinct, but closely related, parts. In the first part we analyze the frozen impinging flow against a hot, impermeable wall (the gas is confined in an inert porou matrix). This configuration allow us to study the heat transfer problem occurring inside the porous rnatrix. In the second part we replace the impermeable wall by a pool of liquid and analyze tho steady vaporization regime that is established when tho impinging flow is at a higher temperature than the liquid boiling temperature. In this case, the heat and rnass transfer confined problem is analyzed. Then, in the third part we consider the impinging jet to be oxidant and the liquid to be fuel. By considering that the conditions are such that a diffusion flame is established, we analyze the influence of the porous matrix in the overall flame properties. Finally, in the Appendix we perforrn an asyrnptotic analysis of the extinction of a diffusion flame established in an inert porous chamber. This analysis is made in order to shed some light on how the gas-solid heat cxchange modifies the extinction limits of such confined flames.Nesse trabalho, nós analisamos uma chama difusiva estacionária e plana, estabelecida dentro de uma matriz porosa inerte. A geometria considerada é a de um escoamento de ponto de estagnação contra uma fase líquida. Todo o sistema é considerado imerso na matriz porosa. Para que os processos físicos acoplados que ocorrem dentro da matriz porosa possam ser melhor compreendidos, o presente problema é dividido em três partes distintas, mas relacionadas. Na primeira parte, analisamos o escoamento congelado que impinge contra uma parede quente impermeável. O es-coamento ocorre dentro da matriz porosa. Essa configuração nos permite estudar o problema de transferência de calor entre gás e sólido no do escoamento estabelecido dentro da matriz porosa inerte. Na segunda parte, substituímos a parede impermeável por uma piscina de líquido e analisamos o regime estacionário de evaporação que se estabelece quando o gás impingente está a uma temperatura maior do que a temperatura de ebulição do líquido. Nesse caso, os processos de transporte de massa e calor do problema confinado são analisados. Na terceira parte, consideramos que o jato impingente é oxidante e o líquido é combustível. Então, considerando que as condições são tais que uma chama difusiva é estabelecida, analisamos a influência da matriz porosa nas propriedades gerais da chama. No Apêndice, apresentamos uma análise assintótica da extinção de uma chama difusiva estabelecida dentro de uma câmara porosa. Essa análise foi realizada para que se possa elucidar como a interação térmica entre gás e sólido afeta os limites de extinção de tal chama confinada.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.03.12.43info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-07-31T06:54:39Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.03.12.43.14-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-07-31 06:54:40.274Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false
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Nesse trabalho, nós analisamos uma chama difusiva estacionária e plana, estabelecida dentro de uma matriz porosa inerte. A geometria considerada é a de um escoamento de ponto de estagnação contra uma fase líquida. Todo o sistema é considerado imerso na matriz porosa. Para que os processos físicos acoplados que ocorrem dentro da matriz porosa possam ser melhor compreendidos, o presente problema é dividido em três partes distintas, mas relacionadas. Na primeira parte, analisamos o escoamento congelado que impinge contra uma parede quente impermeável. O es-coamento ocorre dentro da matriz porosa. Essa configuração nos permite estudar o problema de transferência de calor entre gás e sólido no do escoamento estabelecido dentro da matriz porosa inerte. Na segunda parte, substituímos a parede impermeável por uma piscina de líquido e analisamos o regime estacionário de evaporação que se estabelece quando o gás impingente está a uma temperatura maior do que a temperatura de ebulição do líquido. Nesse caso, os processos de transporte de massa e calor do problema confinado são analisados. Na terceira parte, consideramos que o jato impingente é oxidante e o líquido é combustível. Então, considerando que as condições são tais que uma chama difusiva é estabelecida, analisamos a influência da matriz porosa nas propriedades gerais da chama. No Apêndice, apresentamos uma análise assintótica da extinção de uma chama difusiva estabelecida dentro de uma câmara porosa. Essa análise foi realizada para que se possa elucidar como a interação térmica entre gás e sólido afeta os limites de extinção de tal chama confinada.
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