Etapa 1 – Criando uma Nova Simulação
1) Iniciar o software CFX-PRE a partir do CFX launcher (ver figura C.6);
2) Criar uma nova simulação denominada CombustorEDM.cfx usando o General Mode;
Etapa 2 – Importação da Malha
1) Clicar no ícone Import Mesh a partir do menu principal;
2) Importar a malha Combustor.GTM usando as condições padrão; Etapa 3 – Criando uma Mistura para a Reação de Combustão 1) Abrir o Material Editor (ver Figura C.7);
2) Na caixa Name introduzir a denominação Methane Air Misture; 3) Definir Thermodynamic State como Gás;
4) A partir da lista “drop-down” denominada Composition, selecionar Variable Composition Mixture;
5) Habilitar Include Reactions:
a) A partir da lista Available Reactions, selecionar Methane Air WD1 NO PDF;
b) Clicar na seta indicativa “direita” para mover a reação para Included Reactions List;
NOTA: O modelo Methane Air WD1 NO PDF define o modelo de combustão Eddy Dissipation Model – EDM com uma etapa de reação do metano no ar, usando o modelo PDF para a emissão do NOx.
6) No mesmo painel, habilitar Advanced Property Override para os seguintes parâmetros:
a) Habilitar Refractive Index, atribuindo-lhe o valor 1;
b) Habilitar Scattering Coefficient, atribuindo-lhe o valor 0 [1/m]; c) Habilitar Absorption Coefficient, atribuindo-lhe o valor 1 [1/m];
NOTA: A definição destes parâmetros usados no Modelo de Radiação permite diminuir o tempo do cálculo, desde que o CFX-Solver não tenha que calcular as propriedades da radiação para a mistura.
7) Confirmar em Apply para criar a mistura. Etapa 4 – Definindo o Domínio de Cálculo
1) Para criar um novo domínio, clicar no ícone Domain (ver Figura C.8); 2) Em Name definir como Combustor;
3) Confirmar em OK;
4) Para definir as condições gerais, definir Location como Combustor; 5) Estabelecer Domain Type como Fluid Domain;
6) Em Fluid List, selecionar Methane Air Mixture; 7) Definir Reference Pressure com o valor 91630 (Pa);
8) Manter Buoyancy como Non-Buoyant a fim de que os efeitos da gravidade sejam considerados despresiveis;
9) Manter Domain Motion como Stationary a fim de indicar que o domínio físico é estacionário;
10) Para estabelecer os fluidos de trabalho, clicar na tabela Fluid Models; 11) Definir a opção Heat Transfer Model para Total Energy;
12) Definir a opção Turbulence Model para RNG k-Epsilon; 13) Manter a opção Turbulent Wall Functions como sendo Scalable; 14) Definir Reaction or Combustion Model para Eddy Dissipation; 15) Estabelecer Thermal Radiation Model como sendo P1;
16) Na seção Component Details, estabelecer: a) CH4 como Transport Equation; b) CO2 como Transport Equation; c) H2O como Transport Equation; d) N2 como Constraint;
e) NO como Transport Equation; f) O2 como Transport Equation;
8) Confirmar em OK para definir as propriedades do domínio.
NOTA: A definição Transport Equation indica que o componente nos produtos da combustão tem sua fração mássica em relação a massa total dos produtos calculada em função da equações de transporte de massa e energia. Na definição Constraint, a fração mássica é calculada a partir da soma das frações mássicas dos outros
componentes subtraída.do valor 1 (unidade). Deve ser associada ao componente que pela natureza da reação de combustão apresenta maior fração mássica nos reagentes. Etapa 5 – Definição das Condições de Contorno
1) Para criar a condição de contorno na entrada de combustível, clicar no ícone Boundary Conditions (ver Figura C.9);
2) Em Name, selecionar Fuelin e confirmar em OK; 3) No painel Basic Settings:
a) Selecionar Boundary Type como sendo Inlet; b) Especificar Location como sendo fuelin; 4) Clicar na tabela Boundary Details:
a) Definir Flow Regime como Subsonic;
b) Estabelecer a opção Mass and Momentum para Mass Flow e atribuir o valor 0.019 (kg/s);
c) Definir Turbulence como Médium (Intensity = 5 %);
d) Estabelecer Heat Transfer para Static Temperature e atribuir o valor 295 (K);
e) Para Thermal Radiation, selecionar Option para Local Temperature; f) Condicionar para Component Details:
• Mass Fraction do CH4 para 1;
• Mass Fraction para os demais componentes para zero; 5) Confirmar em OK;
6) Para criar a condição de contorno na entrada de ar, clicar no ícone Boundary Conditions novamente;
7) Em Name, selecionar Airin e confirmar em OK; 8) No painel Basic Settings:
a) Selecionar Boundary Type como sendo Inlet; b) Especificar Location como sendo Airin; 9) Clicar na tabela Boundary Details:
a) Mantenha Flow Regime como Subsonic;
b) Estabelecer a opção Mass and Momentum para Mass Flow e atribuir o valor 0.1593 (kg/s);
c) Definir Turbulence como Médium (Intensity = 5 %);
d) Estabelecer Heat Transfer para Static Temperature e atribuir o valor 473 (K);
e) Para Thermal Radiation, selecionar Option para Local Temperature; f) Condicionar para Component Details:
• Mass Fraction do O2 para 0.232;
• Mass Fraction para os demais componentes para zero; 10) Confirmar em OK;
11) Para criar a condição de contorno na saída dos gases produtos da combustão, clicar novamente no ícone Boundary Conditions;
12) Em Name, selecionar OutGas e confirmar em OK; 13) No painel Basic Settings:
a) Selecionar Boundary Type como sendo Outlet; b) Especificar Location como sendo OutGas; 14) Clicar na tabela Boundary Details:
a) Mantenha Flow Regime como Subsonic;
b) Estabelecer a opção Mass and Momentum para Static Pressure e atribuir o valor 0 (Pa) para Average Relative Pressure;
c) Para Thermal Radiation, selecionar Option para Local Temperature; 15) Confirmar em OK;
16) Para criar a condição de contorno de simetria nas superficies laterais obtidas da secção do modelo 3D em um volume correspondente a 1/6 do volume total, clicar novamente no ícone Boundary Conditions;
17) Em Name, selecionar SurfaceLateral1 e confirmar em OK;
18) Repetir do item (16) a (17) para definir a condição de simetria para as demais superficies laterais.
NOTA: As demais superfícies que representam as paredes são pré-definidas como Wall para Boundary Type, com as seguintes propriedades: (a) paredes de superfícies novas; (b) sem escorregamento; (c) adiabáticas; (d) emissividade unitária; (e) não- catalíticas, ou seja, não afetam as reações químicas.
Etapa 6 – Definição das Condições Iniciais
1) Selecionar o ícone Global Initialisation a partir do menu principal (ver Figura C.10);
2) Manter Velocity Type como sendo Cartesian;
3) Definir Cartesiann Velocity Components para Automatic;
4) Manter Static Pressure, Temperature, K, Epsilon e Radiation Intensity como sendo Automatic;
5) Considerando que o domínio esteja preenchido por ar, definir em Component Details:
a) CH4, CO2, H2O e NO para Automatic;
b) O2 para Automatic with Value e atribuindo-lhe o valor 0.232; 6) Confirmar em OK;
Etapa 7 – Definição das Condições de Convergência 1) Clicar no ícone Solver Control (ver Figura C.11);
2) Manter Advection Scheme Option para High Resolution; 3) Na janela Convergence Control, definir os seguintes valores:
a) Timescale Control para Physical Timescale; b) Definir Physical Timescale para 0.025 [s]; c) Goal Error para 10E-4;
d) Max. No. Iterations para 120; 4) Usar o padrão Convergence Criteria;
5) Na tabela Advanced Option, habilitar Global Dynamic para ON; 6) Confirmar em OK;
7) Para iniciar o cálculo no CFX Solver, selecionar o ícone Write Definition File (Ver figura C.12);
8) Selecionar Operation para Start Solver Manager with Def file;
9) Em Report Summary, desabilitar Interface Connections e habilitar QUIT CFX Pre;
10) Confirmar em OK;
11) Confirmar em YES quando o CFX questionar se é necessário salvar o arquivo CombustorEDM.cfx.