Turbulent flow past over a 3-dimensional triangular bluff-body flameholder using direct numerical simulations

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Vidal-Urquiza, Glenn C.
Embargoed Until
Leonardi, Stefano
College of Engineering
Department of Mechanical Engineering
Degree Level
In gas turbine combustion system, pollution emissions like CO and NOx produce a hard impact on ecosystem. These emissions are due to combustion instability during which the flame undergoes rapid oscillations and eventually blows out completely. In gas turbine, flame stabilization is often achieved through the use of recirculation zone created by a bluff body usually called ”flamehoder”. A flame holder improves the mixing of hot combustion products with the incoming fuel and air mixture. In the present study, a detailed bluff–body flameholder is studied. Direct Numerical Simulations (DNS) at low Reynolds number have been performed. Various quantities as mean velocities, turbulent fluctuations and static pressures are measured. Behind the flameholder the wake is similar to a Karman Vortex. The pressure distribution around the flame holder shows a high variability corresponding to the oscillation of the streamlines. Visualization of streamlines, pressure contours, rms of velocity are shown in this work.

En los sistemas de combustión de las turbinas de gas, emisiones de contaminantes como CO y NOx producen un duro impacto en el ecosistema. Estas emisiones son debido ha inestabilidad de la combustión, en la cual la flama sufre rápidas oscilaciones y eventualmente produce un completo soplado. En turbinas de gas, la estabilización de la flama es usualmente alcanzado a través de el uso de zonas de recirculación creadas por ”bluff–body”, usualmente llamado ”flameholder”. Flameholder mejora la mezcla de los calientes productos de combustión con la mezcla aire–combustible entrante. En el presente estudio un detallado ”bluff–body flameholder” es estudiado. ”Direct Numerical Simulation” (DNS) para bajos Numeros de Reynolds ha sido llevado a cabo. Varias cantidades tales como, velocidades medias, velocidades instantáneas y presión estática son medidos. Detrás del ”flameholder” la estela es similar al Vortice de Von Karman. La distribución de presión alrededor de el ”flameholder” muestra una alta variabilidad correspondiente a la oscilación de las líneas de corrientes. Visualización de las líneas de corriente, contornos de presión y rms de velocidad son mostrados en este trabajo.
Direct numerical simulations
Vidal-Urquiza, G. C. (2008). Turbulent flow past over a 3-dimensional triangular bluff-body flameholder using direct numerical simulations [Thesis]. Retrieved from