Líneas de investigación

El Grupo tiene abiertas actualmente diferentes líneas de investigación, entre las que destacamos:

 

Combustión a microescala

El correcto desarrollo y diseño de microcombustores requiere de un profundo entendimiento de los procesos de transferencia de calor y masa que se dan en volúmenes muy pequeños donde, además, los tiempos característicos de las reacciones químicas involucradas limitan el proceso. El Grupo desarrolla estudios teóricos fundamentales en el campo de la dinámica y propagación de llamas premezcladas en canales y conductos estrechos (del orden del milímetro) o llamas confinadas, mediante simulación numérica y análisis matemático, empleando modelos de cinética química simplificada y modelos con transporte y químicas detallada. El objetivo es mejorar el entendimiento actual que la comunidad científica posee de los procesos fisico-químicos involucrados en estos combustores a microescala y así mejorar la su estabilidad en futuros diseños.

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Estudios numéricos y asintólicos de llamas laminares y turbulentas

El estudio fundamental de llamas laminares y turbulentas es unas de las líneas de investigación más teóricas que el Grupo tiene abierta. La disparidad en los tiempos y longitudes características que aparecen en los problemas de combustión permite hacer uso de  métodos asintóticos que simplifican en gran medida su resolución y posibilita extraer información básica para entender los mecanismos fisico-químicos involucrados.

Por ejemplo, la condición de inflamabilidad de la llama plana premezclada se puede obtener de forma analítica utilizando métodos asintóticos para velocidades de propagación de llama muy pequeñas cuando usamos una química global de dos pasos. En muchos casos la combinación de herramientas númericas y analíticas ofrece enormes posibilidades.

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Modelos de combustión turbulenta

En esta línea se trabaja en la mejora de la predictividad de las herramientas de simulación numérica para sistemas de combustión de escala industrial, desarrollando nuevos modelos de tipo "flamelets" para llamas turbulentas. Estos modelos asumen que en las llamas turbulentas subyace una estructura similar a la de una llama laminar, lo que permite, mediante un catálogo o tabla de llamas laminares, incorporar con bajo coste computacional los efectos de la interacción química-turbulencia en las simulaciones numéricas. Los modelos desarrollados se han acoplado tanto a códigos comerciales como a códigos open-source, demostrándose su viabilidad y productividad.

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Reducción de cinética química

El motivo principal para el desarrollo de cinéticas químicas reducidas es su incorporación en simulaciones de llamas turbulentas, donde el empleo de químicas detalladas puede hacer el problema intratable por el alto coste computacional asociado. Aunque recientemente el empleo de química tabulada (en modelos PDF) ha demostrado su potencial, el uso de química reducida sigue siendo una alternativa eficaz en cálculos LES y DNS. La química reducida también es útil en estudios analiticos de estabilidad y dinámica de llamas done el uso una química detallada haría el problema intratable. El Grupo trabaja en la reducción de la cinética química de hidrógeno y del gas sintético (mezclas H2/CO) basándose en hipótesis de estado estacionario y equilibrio parcial.

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