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Keywords:

  • CFD;
  • micromixing;
  • competitive reaction;
  • Full PDF;
  • Beta PDF;
  • Finite-mode PDF

Abstract

Computational fluid dynamics (CFD) for modelling turbulent reacting flows is based on the Reynolds-average approach and requires a micro-mixing model for the chemical source that appears in an unclosed form. Three different approaches are presented in this work: full PDF, finite-mode PDF and beta PDF. The comparison was carried out in an ideal perfectly mixed batch reactor, that corresponds to the cell considered by CFD codes; competitive-consecutive and competitive-parallel reaction schemes were used to test model performances. The comparison showed that the disagreements between the approaches in a certain range of operative conditions are acceptable. The prediction obtained by using the Finite-Mode PDF model and the Beta PDF model are comparable. Nevertheless the Finite-Mode PDF model presents the main advantage of being simpler and faster.

La mécanique des fluides numérique (CFD) pour la modélisation des écoulements de réaction turbulent s'appuie sur l'approche moyenne de Reynolds et nécessite un modèle de micro-mélange pour la source chimique qui apparaît sous forme non fermée. Trois méthodes différentes sont présentées dans ce travail : le PDF complet, le PDF en mode fini et le PDF bêta. La comparaison a été effectuée dans un réacteur discontinu parfaitement mélangé idéal, qui correspond à la cellule considérée par les codes de CFD; des schémas de réaction compétitifs-consécutifs et compétitifs-parallèles ont été utilisés pour tester la performance des modèles. La comparaison montre que l'écart entre les méthodes dans une certaine gamme de conditions opératoires est acceptable. Les prédictions obtenues au moyen du PDF en mode fini et du PDF bêta sont comparables. Toutefois, le modèle de PDF en mode fini a l'avantage d'être plus simple et plus rapide.