The society depends on combustion reactions to provide many of our most basic needs, such as heat, light, and transportation. Understanding combustion processes is crucial for mitigating the impact of emissions on the environment and climate change, which pose health risks to populations worldwide. This thesis describes the studies of the complexities of fluid dynamics, kinetics, combustion, and soot modelling in various burner configurations.

While established models like the k-ε turbulent model offer simplicity, alternative models such as the transition SST model show promise in capturing swirl flow dynamics, although with increased computational demands. Kinetics and combustion modelling strategies vary, with the probability density function (PDF) approach proving effective in determining flame positions and temperature ranges. Detailed kinetic mechanisms with real-time fluid dynamics enhance the understanding of combustion dynamics and species behaviour. Soot modelling confronts challenges in predicting particle size distributions accurately, highlighting the limitations of commercial modelling packages. Restructuring geometric representations to one dimension enhances the incorporation of complex soot and combustion models, leading to improved predictions using fewer computational resources.

The work emphasizes the need for robust modelling modules validated across diverse combustion conditions and underscores the ongoing quest for stronger links between academic studies and industrial applications. Finally, the work provides insights into CFD modelling complexities in combustion systems, highlighting the necessity of continued refinement and validation of modelling approaches to bridge theoretical studies with practical applications.

Dagens samhälle är starkt beroende av förbränningsreaktioner för att tillhandahålla många av våra mest grundläggande behov, såsom värme, ljus och transport. Förståelsen av förbränningsprocesser är därför avgörande för att minska effekterna av utsläpp på miljön och klimatförändringar, vilket utgör hälsorisker för människor över hela världen. Den föreliggande studien tittar på komplexiteten i strömningsmekanik, kinetik, förbränning och sot modellering i olika brännarkonfigurationer.

Då etablerade modeller, som tex. den turbulenta modellen k-ε, ofta erbjuder en enkelhet i användandet, så visar alternativa modeller, som övergångsmodellen SST, lovande resultat när det gäller att fånga dynamiken vid virvelflöden, även om användningen ofta medför ökade krav på beräkningskapacitet. Strategier för kinetik och förbränningsmodellering varierar, där till exempel användningen av sannolikhetstäthets-funktioner är effektiv vid bestämning av en flammas position och dess temperaturområden. Detaljerad kinetisk reaktionsmodellering tillsammans med strömningsmekanik i realtid förbättrar förståelsen för förbränningsdynamik och hur olika komponenter uppträder. Sot modellering är utmanande när det gäller att noggrant förutsäga partikelstorleksfördelningar, vilket belyser en begränsning hos kommersiell programvara för modellering. En förenkling av den geometriska representationen till en dimension förenklar och förbättrar möjligheten att förena komplexa sot- och förbränningsmodeller, vilket leder till ett lägre behov av beräkningskapacitet och en förbättring av modelleringsresultaten.

Arbetet betonar behovet av utvecklade robusta moduler för modellering, validerade vid olika förbränningsförhållanden, och framtagna inom akademiska forskning med en stark koppling till industriella tillämpningar. Slutligen så ger arbetet insikter i hur komplex CFD-modellering av förbränningssystem är, och hur viktigt det är men en fortsatt förfining och validering av metoder för modellering för att överbrygga gapet mellan teoretiska studier och praktiska tillämpningar.