Aplicação de métodos adaptativos para a simulação de processos de combustão

Abstract

Muitos dos modelos que envolvem combustão, nomeadamente da reacção da termite Fe2O3/Al, inserem-se numa classe de problemas cuja solução consiste na propagação de frentes abruptas de reacção exotérmica com dinâmica altamente não linear. Por outro lado, verifica-se a ocorrência de problemas de instabilidade (pulsação da frente, formação de modos de propagação rotacionais, etc), quando o valor de alguns parâmetros ultrapassa valores críticos. Dadas as condições extremas a que ocorrem as referidas reacções e à grande incerteza associada à estimativa de parâmetros importantes, esta classe de modelos constitui-se como um caso de estudo interessante para o teste de uma grande variedade de métodos numéricos adaptativos de integração (para geometrias uni- e multidimensionais). Deste modo, no presente trabalho aplica-se um método de adaptação de malha para a resolução de um modelo unidimensional que descreve o processo de combustão do sistema Fe2O3/Al. Conclui-se que o termo reactivo não se revela suficiente para auto-sustentar a propagação da frente, verificando-se um fenómeno de abrandamento e aceleração sucessivos, determinado pela competição entre as influências da condução de calor induzida pela condição fronteira e do calor libertado pela reacção. Conclui-se também ser necessária a análise mais aprofundada dos parâmetros e considerações do modelo e dos parâmetros numéricos, para uma descrição física mais consentânea com as características destes fenómenos. Pretende-se ainda futuramente estender o presente estudo a modelos de geometria radial bidimensionais, utilizando o método descrito e outros mais complexos – adaptação dinâmica e wavelets