بررسی عملکرد جریان غیر احتراقی ناشی از چرخاننده یک‌طبقه و دوطبقه در یک میکرومحفظه با استفاده از روش شبیه‌سازی عددی

Abstract

ایجاد جریان چرخشی در محفظه‌های احتراق یکی از روشهای افزایش بازده احتراق محسوب می‌گردد. استفاده از چرخاننده یکی از روشهای ایجاد جریان چرخشی در محفظه‌های احتراق می‌باشد. اساس کار چرخاننده، ایجاد یک جریان چرخشی با استفاده از پره‌های زاویه‌دار بوده که با ورود به محفظه موجب ایجاد یک ناحیه جریان چرخشی می‌شود. این جریان چرخشی، به نوبه خود سبب اختلاط بهتر می‌شود و متعاقبا موجب بهبود فرایند احتراق می‌شود. مهمترین و چالش‌برانگیزترین روش، تغییر در هندسه چرخاننده می‌باشد. استفاده از چرخاننده دوطبقه، نوآوری جدیدی در طراحی چرخاننده شناخته می‌شود. تعامل بین چرخاننده داخلی و بیرونی، شناسایی نواحی گردش مجدد تشکیل شده و تغییرات شدت آشفتگی در استفاده از چرخاننده دوطبقه و بررسی تغییرات عدد چرخش از جمله مواردی می‌باشد که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج مقایسه بین چرخاننده یک‌طبقه و دوطبقه نشان می‌دهد که چرخاننده تک‌طبقه ناحیه گردش مجدد بزرگتر و شدت چرخش بیشتری نسبت به چرخاننده دوطبقه ایجاد می‌کند. علاوه بر نواحی گردش مجدد موجود در محفظه احتراق دارای چرخاننده تک‌طبقه، چهار ناحیه گردش مجدد دیگر بعد از چرخاننده دوطبقه تشکیل می‌شود که می‌تواند موجب پایداری شعله گردد. از طرفی استفاده از چرخاننده دوطبقه، انرژی جنبشی آشفتگی را تا 75 % و شدت آشفتگی را تا 60 % افزایش می‌دهد. افزایش این دو پارامتر موجب افزایش میزان اختلاط، و دستیابی به توزیع یکنواخت سرعت محوری در فاصله کوتاه‌تری از محفظه می‌گردد.