• Idrogeno
• hydrogen
• flashback
• laminar premixed flame
• perforated burner
• decarbonization
• computational fluid dynamics

Il presente lavoro di tesi si propone di sviluppare un modello numerico per la previsione del
fenomeno di ritorno di fiamma, o flashback, in bruciatori perforati di tipo premiscelato, alimentati
con idrogeno o miscele idrogeno-metano. Tale modello consente di valutare la velocità di insorgenza
del ritorno di fiamma e di monitorare la temperatura del bruciatore, un parametro fondamentale
per garantire la stabilità della fiamma. In particolare, l’attenzione è stata posta sull’effetto dei
parametri di calibrazione del modello numerico, come il meccanismo cinetico e dei parametri operativi,
come la percentuale di idrogeno nella miscela, sul processo di combustione e sulle previsioni
del fenomeno di flashback. Inizialmente `e stata condotta un’analisi preliminare per lo studio di
fiamme premiscelate unidimensionali utilizzando il software open source Cantera. In particolare, è
stato valutato l’effetto del meccanismo cinetico sui parametri che caratterizzano la fiamma, come lo
spessore termico, la velocità laminare e la temperatura adiabatica. In seguito, attraverso tecniche
di fluidodinamica computazionale (CFD), è stato sviluppato un modello 2D per analizzare una
fiamma uscente da una singola fenditura, o slit, rappresentativa di una porzione di un bruciatore
reale. Il confronto tra i diversi meccanismi cinetici è stato effettuato anche nel dominio bidimensionale,
analizzando il loro effetto sui profili di fiamma e sulla velocità di flashback. Infine, è stata
condotta un’analisi di sensitività utilizzando il Generalized Polynomial Chaos (gPC). Attraverso
questo metodo è stato possibile quantificare l’effetto di alcuni parametri del modello, come la distanza
tra le slit, il rapporto di equivalenza e la percentuale di idrogeno, sulla velocità di flashback
e sulla temperatura del bruciatore. Ciò ha consentito di generare mappe quantitative che rappresentano
il valore delle grandezze di interesse in un’ampia regione dello spazio dei parametri del
modello, impiegando un numero limitato di simulazioni. Inoltre, sono state ottenute informazioni
statistiche riguardanti l’impatto relativo dei parametri selezionati sulle grandezze analizzate.