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Modelagem numérica para a obtenção de mecanismos reduzidos via método de Rosenbrock: a combustão do metano
| dc.creator | Sehnem, Rafaela | pt_BR |
| dc.date.accessioned | 2019-08-22T12:22:50Z | |
| dc.date.available | 2019-08-22T12:22:50Z | |
| dc.date.issued | 2018-02-16 | |
| dc.identifier.citation | SEHNEM, Rafaela. Modelagem numérica para a obtenção de mecanismos reduzidos via método de Rosenbrock: a combustão do metano. 2018. 95 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática, Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2018. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/4696 | |
| dc.description.abstract | This work presents the modeling of the chemical reactions required for the combustion of methane, including the sub-mechanisms of carbon monoxideand hydrogen, which are important in theoxidationofotherhydrocarbonsandlargerbiofuels, such as methanolandethanol. Onceexposedthechemicalkineticsconcepts, such as reaction rates andhypothesesofpartialequilibriumandsteadystate, the complete mechanisms for thecombustionofmethane, carbonmonoxideandhydrogenwillbedisplayed. Thesemodelspresent a high degreeofstiffness, whichmakesnumericalresolutionofthe systems ofordinarydifferentialequationsdifficult. In ordertomoderatethedegreeofstiffnessanddecreasethenumberofspeciesinvolved, a four-stepstrategyisappliedtoobtainreducedmechanisms. For theresolutionofthe ODE systems, thefourth-order Rosenbrock methodwith four stagesisused. Also, anadaptivecontrolofthe temporal incrementandspecificparameters are usedtoguaranteethe L-stabilityofthemethod. The computationalimplementationofthe Rosenbrock methodisverifiedthroughthekineticmodelsof Gear, Bjureland Robertson and shows satisfactoryresults for allmodelscomparedtoothernumericalmethods. Finally, the systems ofthereducedmechanisms for hydrogen, carbonmonoxideandmethane are solvedandthegraphsofthespecies molar concentrations, molar fractionsandmassfractionsandthe local error in each case, besides a data comparison in equilibriumwithGaseq software. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Modelagem matemática | pt_BR |
| dc.subject | Modelagem numérica | pt_BR |
| dc.subject | Combustão do metano | pt_BR |
| dc.subject | Método de Rosenbrock | pt_BR |
| dc.subject | Modelagem da cinética química | pt_BR |
| dc.subject | Numerical modeling | pt_BR |
| dc.subject | Combustion of methane | pt_BR |
| dc.subject | Rosenbrock method | pt_BR |
| dc.title | Modelagem numérica para a obtenção de mecanismos reduzidos via método de Rosenbrock: a combustão do metano | pt_BR |
| dc.title.alternative | Numerical modeling to obtain reduced mechanisms by Rosenbrock method: the combustion of methane | pt_BR |
| dc.type | masterThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | pt_BR | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5166422505130356 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorID | pt_BR | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2408574220216968 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Bortoli, Alvaro Luiz de | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8466423633226889 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Este trabalho apresenta a modelagem das reações químicas necessárias para a combustão do metano, incluindo os submecanismos do monóxido de carbono e do hidrogênio, importantes na oxidação de outros hidrocarbonetos e biocombustíveis de cadeias maiores, como o metanol e etanol. A partir da exposição de conceitos de cinética química, tais como as taxas de reação e as hipóteses de equilíbrio parcial e estado estacionário, os mecanismos completos para a combustão do metano, monóxido de carbono e hidrogênio serão exibidos. Esses modelos apresentam grau de rigidez elevado, o que torna difícil a resolução numérica dos sistemas de equações diferenciais ordinárias. Com o objetivo de moderar o grau de rigidez e diminuir o número de espécies envolvidas no modelo, aplica-se uma estratégia com quatro passos para a obtenção de mecanismos reduzidos. Para a resolução dos sistemas de EDOs, utiliza-se o método de Rosenbrock de quarta ordem com quatro estágios. Ainda, faz-se o uso de um controle adaptativo do incremento temporal e parâmetros específicos para garantir a L-estabilidade do método. A implementação computacional do método de Rosenbrock é verificada através dos modelos cinéticos de Gear, Bjurel e Robertson e mostra resultados satisfatórios para todos os modelos em comparação com outros métodos numéricos. Por fim, resolve-se os sistemas dos mecanismos reduzidos para o hidrogênio, monóxido de carbono e metano e exibe-se os gráficos das concentrações molares, das frações molares e das frações mássicas das espécies e o erro local em cada caso, além de uma comparação dos dados em equilíbrio com o software Gaseq. | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Quadros, Régis Sperotto de | pt_BR |
