A teoria de Modelação Matemática da Combustão é uma área da ciência dedicada ao desenvolvimento de modelos matemáticos e computacionais capazes de descrever e prever os processos de combustão — fenómenos que ocorrem quando um combustível reage com um comburente, geralmente o oxigénio do ar. O objectivo da pesquisa é o de modelar o processo de combustão ideal numa câmara de combustão de um motor a jacto de modo a prever os perfis de injecção e consumo da mistura ar-combustível, bem como a variação da temperatura causada pelo processo, fazendo o uso de modelos físico-matemáticos.

Para sustentar os modelos desenvolvidos com dados físicos e químicos da mistura ar-combustível (oxigénio - querosene) , foram aplicados princípios de cinética química e termodinâmica. O modelo matemático é formado por equações diferenciais parciais que regem o escoamento de fluidos reactivos (equações de conservação de massa, energia e de espécies químicas) e foi resolvido numericamente pelo método de diferenças finitas.

A resolução numérica foi feita em diferentes malhas e diferentes campos de velocidade. Os resultados obtidos mostram boa concordância com o comportamento esperado de um processo de combustão ideal: A injecção da mistura ar-combustível a 800K (527⁰C) causou um aumento local da temperatura na região primária da câmara e a activação da ignição levou ao consumo progressivo da mistura e elevação significativa da temperatura até cerca de 3000K (2727⁰C). A simulação na malha mais refinada resultou em perfis mais suaves para a variação da temperatura e para a injecção e consumo da mistura (considerando velocidade constante), enquanto que a simulação com um campo de velocidade variável, numa malha mais grossa, resultou em perfis mais realistas, em maior concordância com dados de referência.

A modelação matemática demonstrou ser uma ferramenta eficaz na descrição de fenómenos típicos da combustão. O modelo evidenciou a sensibilidade das soluções às condições físicas e às malhas adoptadas, reforçando a importância da modelação para prever o comportamento térmico de combustores e assim assegurar a conservação dos equipamentos do motor que estão sujeitos as altas temperaturas da combustão. Apesar do alto custo computacional das simulações, a metodologia mostrou-se promissora para simulações mais complexas à medida que os recursos computacionais evoluem.