Caratterizzazione CFD della combustione diffusiva stazionaria in presenza di swirl = CFD characterization of stationary diffusive combustion in the presence of swirl

Il continuo aumento della richiesta energetica a livello mondiale ha fatto sì che le turbine a gas ricoprano un ruolo chiave nel settore della produzione di energia. In questo contesto risulta particolarmente importante la ricerca di nuovi combustibili che permettano di ridurre l’impatto ambientale. Una soluzione di rilievo risulta l’impiego dell’idrogeno. Il presente lavoro di tesi consiste nello sviluppo di un modello che consenta di replicare i risultati sperimentali ottenuti per un combustore diffusivo caratterizzato da un bluff body e da degli swirler che permettono di incrementare il moto tangenziale dell’aria. Il combustibile impiegato in tale combustore è costituito da una miscela al 50% in volume di metano ed idrogeno. Il lavoro consiste nella validazione del modello in termini di geometria, analisi della turbolenza e della combustione. La geometria è stata realizzata mediante Solidworks e lo studio CFD del modello è stato effettuato tramite l’impiego di CONVERGE. I risultati sperimentali con cui si effettua il confronto sono stati acquisiti dal dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, Meccanica e Meccatronica dell’Università di Sidney. Questo lavoro costituisce il punto di partenza per lo studio di un combustore di una turbina a gas per applicazioni industriali. La tesi è strutturata in tre parti fondamentali, la prima in cui viene effettuata una trattazione dal punto di vista teorico delle turbine a gas, dei modelli matematici impiegati, della formazione di inquinanti, dell’impiego dell’idrogeno come combustibile e del funzionamento del software, la seconda in cui viene analizzato il caso di flusso non reattivo il cui studio è incentrato esclusivamente sulle velocità e la terza parte in cui si studia il caso con la combustione dove si analizzano i risultati ottenuti in termini di velocità, temperature e specie chimiche. Studio di un combustore per turbina a gas alimentato con miscela metano/idrogeno