Evaluating RANS capabilities to simulate lean blowout of a gaseous fuel flame in a model combustion chamber

Le emissioni dei moderni motori aeronautici sono fortemente regolamentate al giorno d’oggi, per limitare il più possibile l’impatto che queste hanno sull’ambiente. Queste forti restrizioni hanno portato a dei cambiamenti nelle fasi di progetto dei combustori, per raggiungere e mantenere alti livelli di affidabilità e di prestazioni. Prima dell’introduzione di queste norme, la combustione diffusiva era implementata nei combustori. Grazie a questa si avevano piccole perdite di pressione, alta efficienza e alte prestazioni. Ora la metodologia più usata è quella del flusso Lean, Premixed e Prevaporized (LPP). Questa tecnologia tuttavia porta con sé due principali problemi: l’insorgenza di instabilità di combustione e il blowout (o spegnimento) della fiamma. Per via della vicinanza allo spegnimento della fiamma durante la combustione, il fenomeno del Lean Blowout (LBO) è stato ampiamente studiato negli scorsi anni, e a causa degli alti costi sperimentali per la sua simulazione, molte relazioni empiriche e metodi numerici sono nati negli scorsi decenni per cercare di predirlo. I metodi numerici includono l’uso di codici CFD utilizzando RANS o LES. Lo scopo di questo lavoro è quello di dimostrare le capacità della formulazione RANS di simulare il Lean Blowout di una fiamma di carburante gassoso. Alcune funzioni user defined (UDF) verranno proposte e usate in questo lavoro per modellare lo spegnimento della fiamma più vicino alla realtà. I risultati numerici verranno poi confrontati con alcuni dati sperimentali che sono stati raccolti nel laboratorio della Samara National Research University, dove un combustore di riferimento è stato testato per diverse condizioni operative.