بررسی عددی تأثیر زائده سرمشعل بر اختلاط و واکنش سوخت و هوا

Abstract

یکی از روش‌های بهبود اختلاط سوخت و هوا در یک شعله نفوذی گازی، تولید گردابه‌های هدفمند و ایجاد چرخش در جریان به کمک مانع سرمشعل است. در مطالعه حاضر، به بررسی عددی تأثیر شعاع، ضخامت و محل مانع جریان دیسکی‌‌شکل بر عملکرد یک مشعل نفوذی گازی با سوخت متان پرداخته می‌شود. این بررسی هم در شرایط اختلاط سرد و هم در شرایط اختلاط گرم (با فعالسازی واکنش احتراقی) انجام می‌پذیرد. صحت شبیه‌سازی حاضر از طریق مقایسه با اطلاعات تجربی ارزیابی می‌شود. نتایج حاکی از تأثیر محسوس پارامترهای مذکور بر بزرگی و قدرت گردابه‌های پایین‌دست مانع بوده و وابستگی مستقیمی میان وسعت گردابه‌های درونی و بیرونی و نرخ اختلاط سوخت و هوا مشاهده می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد حساسیت الگوی جریان و نرخ اختلاط سوخت و هوا به تغییر شعاع مانع در مقایسه با تغییر ضخامت آن بیشتر می‌باشد. بر اساس نتایج شبیه‌سازی‌های اختلاط گرم و با توجه به وابستگی نرخ واکنش شیمیایی به نرخ اختلاط آشفتگی، اختلاط‌های سریعتر سوخت و هوا با کاهش طول شعله همراه می‌باشد. از میان هندسه‌های مورد بررسی، مانع دیسکی‌شکل با شعاع 6 میلی‌متر، ضخامت 5 میلی‌متر و در فاصله 5 میلی‌متری از دهانه کانال هوا، بهترین نرخ اختلاط را موجب می‌شود.