آنالیز سه بعدی یک مشعل متخلخل تابشی در شرایط کارکرد مختلف همراه با مدلسازی پدیده احتراق

Abstract

در مقاله حاضر، شبیه سازی فرآیند احتراق و انتقال حرارت در یک مشعل متخلخل تابشی مستطیلی به صورت عددی به‌انجام رسیده است. واکنش چند مرحله ای هوا/ متان با جزئیات سینتیک شیمیایی برای مدلسازی فرآیند احتراق داخل محیط متخلخل در نظر گرفته شده است. با فرض عدم تعادل حرارتی بین فاز گاز و فاز جامد، معادله‌های انرژی جداگانه‌ای برای این دو فاز لحاظ گردید. محیط متخلخل محیطی خاکستری در نظر گرفته شده که قادر به جذب، پخش و صدور انرژی تابشی است ولی فاز گاز نسبت به تابش شفاف در نظر گرفته شده است. معادله‌های حاکم شامل معادله‌ انرژی فاز گاز، معادله انرژی فاز جامد، معادله بقای ذرات شیمیایی و معادله انتقال حرارت تابشی بوده که بایستی به صورت همزمان حل عددی گردند. روش جهت‌های مجزا برای حل معادله انتقال تابشی به منظور محاسبه جمله مربوط به تابش در معادله انرژی فاز جامد استفاده شده است. نتایج شبیه سازی شامل میدان‌های دما برای فاز گاز و فاز جامد، توزیع نسبت جرمی ذرات و توزیع شارهای تابشی در طول مشعل می‌باشند. نهایتاً، اثر پارامترهای مختلف مانند ضخامت اپتیکی، نسبت پخش، نسبت هوای اضافی و ضریب تخلخل بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار می گیرد.