شبیه‌سازی عددی رفتار ارتعاشی دیواره یک محفظه احتراق آزمایشگاهی

Abstract

محفظه احتراق یکی از اجزای مهم سیستم‌های تولید توان است که عملکرد مناسب آن در راندمان سیستم و نیز میزان آلایندگی تاثیر مستقیم دارد. افزایش روزافزون آلاینده‌های ناشی از محفظه‌های احتراق موجب توسعه روش‌های نوین احتراقی مانند احتراق رقیق پیش‌آمیخته برای جایگزینی با شعله‌های سنتی غیرپیش‌آمیخته شده است، اما‌ این نوع احتراق بیشتر از احتراق سنتی در معرض ناپایداری‌ها و نوسانات فشار و سرعت است که تبدیل به یک چالش برای سازندگان محفظه‌های احتراق شده است. به دلیل حرارت بالای محفظه، برهمکنش بین حرارت آزاد شده و امواج اکوستیک موجود در محفظه احتراق می‌تواند منجر به تقویت امواج فشاری و ‌ایجاد نویز و صدا و ‌ایجاد ارتعاش در دیواره محفظه احتراق می‌شود که در صورت تداوم، می‌تواند موجب خرابی ناشی از خستگی شود. در پژوهش حاضر، ابتدا ارتعاشات آزاد دیواره محفظه در حالت سرد بررسی می‌شود و مدل اجزای محدود آن با بهره‌گیری از پارامترهای مودال تجربی به‌روز ‌می‌گردد. به منظور مدلسازی رفتار ارتعاشی دیواره در حالت گرم، ابتدا فرایند به‌روزرسانی مدل انجام شده و سپس با بهره‎گیری از نتایج حاصل از تحلیل جریان درون محفظه، با درنظر گرفتن شعله به عنوان یک منبع آکوستیک، پاسخ گذرای دیواره محاسبه می‌شود. با مدلسازی اجزای محدود ارتعاشات آزاد دیواره محفظه و تحلیل مودال در حالت سرد و گرم، علیرغم ساده‌سازی‌های انجام شده جهت کاهش حجم محاسبات، پارامترهای مودال دیواره با دقت قابل قبولی تخمین زده شده و با تحلیل گذرا نیز دامنه سرعت دیواره در اثر نوسانات فشاری ناشی از احتراق در بازه زمانی موردبررسی با دقت قابل قبولی پیش‌بینی شده است.