O regime de combustão sem chama visível (do inglês flameless oxidation) apresenta vantagens em relação ao processo de combustão convencional com chama visível, como a redução na emissão de poluentes. Através da recirculação dos produtos da combustão e mistura com os reagentes, o processo de oxidação ocorre com menor intensidade porém em uma região maior e distribuída no volume da câmara de combustão. Comparado ao caso de combustão convencional, no regime sem chama visível a temperatura apresenta um campo de distribuição mais uniforme e um valor máximo menor, o que resulta uma menor emissão de NOx. Características dos mecanismos fundamentais da reação no regime sem chama visível é o foco de pesquisas atuais nas abordagens numérica e experimental. O objetivo deste trabalho é investigar a interação da turbulência com a cinética química no regime sem chama visível através da estimativa dos tempos característicos da turbulencia e da química utilizando os campos turbulentos estimados através da técnica PIV. Dados experimentais dos campos de velocidade, componentes do tensor de Reynolds, taxa de dissipação da energia cinética turbulenta e quimioluminescência de OH* foram obtidos para três regimes de combustão: convencional, transição e sem chama visível. Os dados experimentais foram utilizados para estimativa das distribuições dos adimensionais números de Damköhler e Karlovitz indispensáveis na análise da relação entre os tempos característicos da turbulência e das reações químicas. Os resultados experimentais indicaram que para a geometria de queimador utilizado, os valores das componentes do tensor de Reynolds é maior para o caso de chama convencional por conta da maior vazão dos reagentes, porém, ao normalizar pela velocidade de entrada ao quadrado, as componentes radial e cruzada são maiores no caso sem chama visível, indicando maior influência da turbulência no processo de mistura e por fim uma maior interação entre turbulência e reações químicas corroborada pelos menores valores de Damköhler e maiores valores de Karlovitz no regime sem chama visível comparado ao convencional.

The flameless oxidation regime presents advantages over the conventional combustion process with a visible flame, such as a reduction in the emission of pollutants. Through the recirculation of the combustion products and mixing with the reactants, the oxidation process occurs with less intensity but in a larger region and distributed in the combustion chamber volume. Compared to the case of conventional combustion, in the regime without visible flame the temperature has a more uniform distribution field and a smaller maximum value, which results in a lower emission of NOx. Characteristics of the fundamental mechanisms of the reaction in the flameless regime is the focus of current research in numerical and experimental approaches. The objective of this work is to investigate the interaction of turbulence with chemical kinetics in the flameless regime by estimating the characteristic times of turbulence and chemistry using the turbulent fields estimated through the PIV technique. Experimental data on velocity fields, Reynolds Stress tensor components, dissipation rate of turbulent kinetic energy and OH* chemiluminescence were obtained for three combustion regimes: conventional, transition and no visible flame. The experimental data were used to estimate the distributions of the dimensionless numbers of Damköhler and Karlovitz, indispensable in the analysis of the relationship between the characteristic times of turbulence and chemical reactions. The experimental results indicated that for the used burner geometry, the values of the Reynolds tensor components are higher for the conventional flame case due to the higher flow rate of the reactants, however, when normalizing by the squared inlet velocity, the radial components and cross are higher in the case without visible flame, indicating a greater influence of turbulence in the mixing process and, finally, a greater interaction between turbulence and chemical reactions corroborated by the lower Damköhler values and higher Karlovitz values in the regime without visible flame compared to the conventional one.