بررسی پارامترهای هندسی مشعل های مخلوط سر نازل از دیدگاه اگزرژی با استفاده تکنیک تاگوچی

Abstract

شاخه‌ای کردن نازل‌ها، زاویه پاشش سوخت با مسیر محوری هوا و قطر نازل می‌توانند در اختلاط و عملکرد احتراقی مشعل‌های مخلوط سرنازل موثر باشند. در این تحقیق، ترکیب شبیه‌سازی عددی و روش تاگوچی به عنوان یک ابزار تحقیقاتی موثر برای بررسی تاثیر ترکیبی این پارامترها بر نرخ بازگشت‌ناپذیری احتراق مشعل‌های مخلوط سرنازل مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا فرایند احتراق در یک مشعل مخلوط سرنازل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه‌سازی گردید. مجموعه معادلات حاکم شامل پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی به همراه واکنش‌های شیمیایی احتراق توسط نرم افزار فلوئنت حل شده است. جهت شبیه‌سازی جریان مغشوش از مدل k-ε استاندارد و تقابل واکنش‌های شیمیایی و آشفتگی از مدل EDC استفاده شده است. سپس مدل توسعه‌یافته مذکور در شرایط آزمایشی بررسی و اعتبارسنجی گردید. در مرحله بعد، با کمک نرم‏افزار مینی‏تب، تحلیل تاگوچی جهت بررسی اثر هر یک از پارامترها، اهمیت آن‏ها در نرخ‏بازگشت‏ناپذیری و تعیین مقادیر بهینه آنها صورت پذیرفت. در تحلیل تاگوچی، از یک آرایه متعامد L9(33) با هدف کمینه‏سازی نرخ بازگشت‏ناپذیری استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که زاویه پاشش سوخت، تعداد شاخه ها و قطر نازل به ترتیب بیشترین اثر را در نرخ بازگشت‌ناپذیری دارند. همچنین طراحی سرمشعل با ویژگی‌های چهار شاخه، زاویه پاشش سوخت 45 درجه با جریان محوری هوا و قطر نازل چهار میلی‌متر برای محفظه احتراق مورد نظر از دیدگاه نرخ بازگشت‌ناپذیری بهینه می‌باشد. نرخ بازگشت نا‏پذیری متناظر با این حالت بهینه 88/45 درصد است.