Estudios numéricos y asintóticos de llamas laminares y turbulentas

En los estudios teóricos de llamas laminares y turbulentas es habitual el uso de cinéticas químicas globales de un paso tipo Arrhenius que simplifiquen la descripción cinética en los términos químicos de las ecuaciones de conservación. En general, el combustible "F" es consumido a través del oxidante "O" para dar productos de la combustion "P", es decir, F + O → P . Un paso más detallado en el modelo cinético es incluir el efecto de una especie intermedia "Z". En este caso estamos ante químicas de dos pasos o también llamadas reacciones de tipo "chain branching". Desde hace décadas investigadores como Zel'dovich, Liñán, Dold, reconocieron los beneficios del empleo de cinéticas de dos pasos. La cinética de dos pasos involucra una reacción de ramificación F + Z → 2Z, donde el combustible es atacado por un radical y otra reacción de recombinación Z + M → P + M, donde se obtienen los productos de la combustión a través de la recombinación de ese radical con cualquier molécula "M". La cinética química del hidrógeno, por ejemplo, se puede describir muy bien gracias a este tipo de cinéticas modelo de dos pasos.  

En particular, este tipo de modelo permite definir un límite pobre de inflamabilidad controlado por la cinética química, tal y como sucede, por ejemplo, en las mezclas de hidrógeno-aire. El Grupo investiga la estructura de llamas premezcladas bajo una cinética de dos pasos (Fernández-Galisteo et al. 2012). La figura inferior muestra la estructura teórica de una llama premezclada plana para diferentes valores del calor liberado definido mediante el parámetro q y que representa una medida reducida del dosado. Cuando nos acercamos a dosados muy pobres (q<0.92) encontramos una conversión incompleta del combustible y posteriormente la extinción de la llama. Cuando la temperatura adiabática de la mezcla esta por debajo de una temperatura crítica, conocida como temperatura "de cruce", el ritmo de las reacciones de recombinación superan a las de ramificación y la llama se extinge.