SVILUPPO DI CORRELAZIONI ANALITICHE PER IL CALCOLO DELLA VELOCITA' DI FIAMMA LAMINARE DI IDROGENO E METANO

Nel lavoro di tesi, ci si è concentrati sullo sviluppo di correlazioni analitiche per il calcolo della velocità laminare di fiamma (LFS), nelle miscele metano/aria e idrogeno/aria, sia in condizioni atmosferiche, che a più elevate pressioni e temperature. Il fine principale è stato quello di ottenere delle semplici correlazioni che permettano di ridurre il costo computazionale nelle simulazioni in diversi ambiti della combustione. Si è scelta la nota power law formula per esprimere la dipendenza della LFS dal rapporto di equivalenza Փ o Փ* normalizzato, dalla temperatura e dalla pressione degli incombusti. Partendo dall’analisi delle criticità mostrate dai diversi metodi di misura (capitolo 4), si è passati alla selezione dei dati per ridurre l’influenza degli outliers (capitoli 5 e 6), a partire da un data set costituito da oltre 60 lavori differenti per il metano e quasi 40 per l’idrogeno. Disponendo così di set di dati maggiormente coerenti e caratterizzati da minore dispersione, si è agevolata l’operazione di fitting in condizioni ambiente, tramite il metodo di regressione non lineare ai minimi quadrati, implementato in Matlab, utilizzando in particolare il Curve Fitting toolbox. Nel confronto con due relazioni presenti in letteratura, una Gaussiana (Eq. (1)) e l’Eq. (3) di Gulder (riportate nel paragrafo 7.1), se ne è proposta un’ulteriore, ossia una gaussiana in cui al denominatore dell’esponente vi è una funzione lineare del rapporto di equivalenza. Il proposito è stato quello di verificare se questa possa risultare idonea per entrambi i combustibili, sia considerando il rapporto di equivalenza Փ, che quello normalizzato Փ* (capitoli 8 e 9). Successivamente, ad elevate pressioni e temperature, il fitting di superficie, tramite regressione non lineare implementata ancora in Matlab, permette di determinare i sei coefficienti della power law formula. Alcuni dei dati a disposizione sono utilizzati per il fitting, altri per la validazione del modello, come è spiegato nel dettaglio nei capitoli 10 e 11. Specie per questi ultimi risultati, i dati a disposizione sono esigui per poter pensare a una validazione che garantisca una correlazione robusta. Inoltre, nel caso del metano, l’andamento asimmetrico rispetto al picco presentato dai dati sperimentali nel passaggio da Փ a Փ*, che non trova attualmente ragioni di natura fisica o chimica, è riconfermato anche a più alte temperature, motivo in più per ottenere un maggior numero di misurazioni sperimentali in tali condizioni.