بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی تاثیر اعمال مدل خاموشی بر مدل احتراق مغشوش اتلاف گردابه برای سینتیک یکمرحلهای و دومرحلهای پرداخته شد. این مدل با در نظر گرفتن زمان مشخصه بحرانی برای واکنشگاه مورد بررسی در این مدل احتراق را به تعویق میاندازد. کلیه شبیهسازی ها بر هندسه شعله سندیا D اعمال شده و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه گردید. شبیهسازی ها با مدل اغتشاشی − و با استفاده از نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی اپنفوم1 انجام گرفت.
همچنین در نهایت نتایج با نتایج شبیهسازی با سینتیک کامل و مدل صحتسنجی شده واکنشگاه نیمه مخلوط مقایسه گردیدند. .مدل سینتیک کامل بهترین نتایج را نشان داده و همچنین استفاده از مدل اتلاف گردابه همراه با مدل خاموشی نتایج بسیار بهتری نسبت یه مدل احتراق بینهایت سریع در مقایسه با نتایج تجربی نشان داد.
-1 مقدمه
خاموشی محلی در احتراق مغشوش میتواند مشخصات مهم احتراق مانند پایداری، تولید صدا، گسترش شعله مصرف سوخت و انتقال حرارت را مورد تأثیر قرار دهد. این مشخصات اهمیت اصلی در محفظههای احتراق، موتورهای احتراق، مشعلهای فلر و تجهیزات خاموشی آتش را دارا هستند. از دید پایهای مشخصات خاموشی میتوانند اطلاعات جدیدی در مورد هندسه و دینامیک ساختارهای کوچکمقیاس اغتشاشات و برهمکنش آنها با واکنشهای شیمیایی به دست آورد.
خاموشی شعله کلی بهصورت معمول در تجهیزات احتراقی مشاهده میشود. درصد خاموشی آتش به فاکتورهایی مثل کیفیت تأمین سوخت - ترکیب شدن بخارهای سوخت و مشتعلشدن آنها - درصد هوای تأمینشده و امکان ایجاد دوده سوخت و احتمال وجود مواد خاموشکننده احتراق مرتبط میشود. در صورت عدم وجود یا کمبود تأمین سوخت و اکسیژن و افزایش تولید دوده و مواد خاموشکننده احتمال خاموشی افزایش مییابد. در چنین مواردی خاموشی آتش ممکن است موجب کاهش نرخ آزاد شدن حرارت، افزایش تولید گونههای تولیدشده در احتراق ناقص مانند - COو دوده - گردد.
تئوریهای مختلفی برای خاموشی محلی برای شعله های گوناگون ارائه شده است، ازجمله تئوری عدد دمکولر بحرانی که در پژوهشی توسط تروه و همکاران 2 بیان گردید [1] و همچنین تئوری نرخ اضمحلال بحرانی که برای استفاده در مدل فلیملت بهکار میرود [2] همچنین تئوری زمان ماند بحرانی که توسط مگنسن و همکاران3 ارائه و توسعه یافت.[3] امینیان و همکاران4 مدل خاموشی محلی را برای شبیهسازی احتراق بدونشعله استفاده نمودند.[4]
همچنین در سال 2014 شبیهسازی شعله سندیا D به روش شبیهسازی گردابه بزرگ5 و مدل احتراقی اتلافگردابه و سینتیک یکمرحلهای انجام گرفت.[5] در این مقاله اثر اعمال صریح نتایج بدستآمده از برهمکنش جریان مغشوش و احتراق که باعث ایجاد پدیده خاموشی6 میگردد بر مدل احتراقی اتلافگردابه7 موردبررسی قرار میگیرد و تمرکز بر استفاده از مدل خاموشی محلی زمان ماند بحرانی در مدل احتراقی اتلافگردابه میباشد.
2-2 هندسه شبیهسازی و شرایط مرزی
هندسه شبیهسازی شده یک قطاع متقارن محوری از شعله سندیا D است. قطر داخلی نازل 7,2 میلیمتر و قطر پایلوت 7,7 میلیمتر در نظر گرفته شده، همچنین قطر خارجی پایلوت برابر 18,2 میلیمتر قرار دادهشد. همچنین در شبیهسازی عددی طول محفظه 300 برابر قطر و شعاع آن 20,83 برابر قطر نازل در نظر گرفتهشد. تعداد شبکه در راستای طول 302 و ورودی نازل 10 و پایلوت 40 در نظر گرفته شد. و استقلال از شبکه در این تعداد بدست آمد.
