Publicación: Complete multicomponent versus mixture-averaged calculations of a laminar H2/N2 diffusion flame including heattransfer at the burner and Soret effects
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Fecha
2025-01-09
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Elsevier
Resumen
The implementation of full multicomponent treatment of diffusion fluxes in the CFD solver for laminar reacting flows with detailed kinetic mechanisms laminarSMOKE++ is presented. The optimised 1+𝑀 multicomponent formulation (including Fick diffusion and Soret effects) derived from the Kinetic Theory of Gases, with a similar computational cost as mixture-averaged, is considered. Results are presented for a H2/N2 laminar coflow diffusion flame, where either heat transfer at the burner wall is included, either the wall is considered adiabatic. We observe that full multicomponent and mixture-averaged results are very similar when Soret effects are neglected. However, differences are observed when including thermodiffusion. In particular with heat transfer at the wall, large differences are observed whether thermodiffusion is neglected or included. In this case, the mixture-averaged approximation used for the thermal diffusion coefficients leads to significant differences in the results compared to the full multicomponent 1+𝑀 formulation.
Se presenta la implementación de un tratamiento multicomponente completo de flujos de difusión en el solucionador CFD para flujos de reacción laminar con mecanismos cinéticos detallados laminarSMOKE++ . El 1+ optimizadoM Se considera una formulación multicomponente (que incluye la difusión de Fick y los efectos de Soret) derivada de la teoría cinética de los gases, con un costo computacional similar al promedio de la mezcla. Se presentan los resultados para un H2/NORTE2 Llama de difusión de flujo laminar en paralelo, donde se incluye la transferencia de calor en la pared del quemador o la pared se considera adiabática. Observamos que los resultados multicomponentes completos y promediados por mezcla son muy similares cuando se ignoran los efectos de Soret. Sin embargo, se observan diferencias cuando se incluye la termodifusión. En particular, con la transferencia de calor en la pared, se observan grandes diferencias si se ignora o se incluye la termodifusión. En este caso, la aproximación promediada por mezcla utilizada para los coeficientes de difusión térmica conduce a diferencias significativas en los resultados en comparación con el multicomponente completo 1+M formulación.
Se presenta la implementación de un tratamiento multicomponente completo de flujos de difusión en el solucionador CFD para flujos de reacción laminar con mecanismos cinéticos detallados laminarSMOKE++ . El 1+ optimizadoM Se considera una formulación multicomponente (que incluye la difusión de Fick y los efectos de Soret) derivada de la teoría cinética de los gases, con un costo computacional similar al promedio de la mezcla. Se presentan los resultados para un H2/NORTE2 Llama de difusión de flujo laminar en paralelo, donde se incluye la transferencia de calor en la pared del quemador o la pared se considera adiabática. Observamos que los resultados multicomponentes completos y promediados por mezcla son muy similares cuando se ignoran los efectos de Soret. Sin embargo, se observan diferencias cuando se incluye la termodifusión. En particular, con la transferencia de calor en la pared, se observan grandes diferencias si se ignora o se incluye la termodifusión. En este caso, la aproximación promediada por mezcla utilizada para los coeficientes de difusión térmica conduce a diferencias significativas en los resultados en comparación con el multicomponente completo 1+M formulación.
Descripción
The registered version of this article, first published in “International Journal of Hydrogen Energy, 2025", is available online at the publisher's website: Elsevier, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.12.493
Categorías UNESCO
Palabras clave
Differential diffusion, Multicomponent gases, Fick diffusion, Thermodiffusion, Kinetic Theory of Gases, Mixture-averaged, Difusión diferencial, Gases multicomponentes, Difusión, Termodifusión, Teoría cinética de los gases, Promedio de mezcla
Citación
Bertrand Naud , Manuel Arias-Zugasti , Alberto Cuoci. Complete multicomponent versus mixture-averaged calculations of a laminar H2 /N2 diffusion flame including heat transfer at the burner and Soret effects. International Journal of Hydrogen Energy, 2025 https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.12.493
Centro
Facultades y escuelas::Facultad de Ciencias
Departamento
Física Matemática y de Fluídos