Estudo de mecanismos de cinética química detalhados via tabulação adaptativa in situ

Americo Cunha Jr (1) , Luís Fernando Figueira da Silva (1)

1 PUC-Rio

Neste trabalho é descrita uma nova metodologia computacional para o tratamento de mecanismos detalhados de cinética química. Esta técnica permite uma redução de até três ordens de grandeza no tempo de cálculo necessário para solução de problemas utilizando mecanismos cinéticos detalhados. Um código para implementação da metodologia encontra-se em desenvolvimento. Palavras-chave: combustão, cinética química. INTRODUÇÃO O estudo da combustão requer a descrição dos mecanismos cinéticos das reações químicas elementares envolvidas no processo. Tipicamente um mecanismo detalhado de cinética química para a descrição da reação de hidrocarbonetos com ar envolve algumas dezenas de espécies, centenas de reações elementares e escalas de tempo que variam em até nove ordens de grandeza. A solução de um mecanismo detalhado de cinética química é demasiadamente custosa, do ponto de vista computacional, o que leva a necessidade de desenvolver técnicas que permitiam a redução do custo computacional do problema. Uma metodologia que vem sendo utilizada com sucesso, permitindo a redução do tempo de computação em até três ordens de grandeza, é a tabulação adaptativa in situ (ISAT), (Pope, S. B., 1997), objeto deste estudo OBJETIVOS Este trabalho tem por objetivo estudar, implementar e validar a técnica de tabulação ISAT. Posteriormente pretende-se utilizar esta técnica em um código computacional existente para solução de problemas de combustão. Os testes de verificação e validação do funcionamento serão realizados mediante comparação com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. METODOLOGIA A técnica ISAT de redução de custo computacional consiste num procedimento de armazenamento e recuperação, via tabela, dos resultados obtidos por integração direta da evolução dinâmica do sistema. No contexto de cinética química, esta informação é a composição química da mistura, cuja taxa de evolução é dada lei de Arrhenius. Uma particularidade deste método é a construção da tabela de dados durante a execução do algoritmo, i.e., não se conhece o caminho percorrido a priori. Assim, o método ISAT se torna mais eficiente quando a informação armazenada é necessária varias vezes ao longo do tempo.

Domaines: Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Statistiques [math.ST]; Génie mécanique [physics.class-ph]

Americo Cunha Jr, Luís Fernando Figueira da Silva. Estudo de mecanismos de cinética química detalhados via tabulação adaptativa in situ. XIV Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica (CREEM 2007), Aug 2007, Uberlândia, Brazil. ⟨hal-01487369⟩