شبیه‌سازی عددی، دوبعدی و متقارن محور احتراق پیش‌آمیخته‌ی متان- هوا در مشعل‌های محیط متخلخل با در نظر گرفتن تغییر تخلخل پیوسته و مکانیزم‌های احتراقی چند مرحله‌ای

Abstract

در این مقاله به بررسی احتراق مخلوط پیش آمیخته هوا- متان در حالت دو بعدی و متقارن محور همراه با پروفیل تغییر تخلخل متغیر با استفاده از روش‌های عددی پرداخته شده است برای این‌کار از مکانیزم‌های چند مرحله‌ای شامل GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0مکانیزم اسکلتال و مکانیزمی با17گونه و 58 واکنش شیمیایی استفاده شده است و اثرات این مکانیزم‌ها بر روی پروفیل‌های دما، کسر جرمی گونه‌ها و انتشار آلاینده‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. معادله‌ی پیوستگی، معادلات ناویر استوکس، معادلات انرژی فاز گاز و جامد و معادلات حاکم بر گونه‌های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و برای ارتباط بین سرعت و فشار از الگوریتم SIMPLE استفاده شده است. نتایج نشان داد که مکانیزم‌های احتراقی حاضر دارای دقت تقریباً یکسان در پیش‌بینی دما و کسر جرمی گونه‌ها می‌باشند. به عبارت دیگر مکانیزم‌های GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0 دارای دقت یکسان و مکانیزم‌های اسکلتال و 17 جزئی نیز دارای پیش‌بینی‌های نزدیک به هم برای پروفیل دما و کسر جرمی گونه های شیمیایی، می‌باشند. علاوه بر آن اثرات افزایش در سرعت ورودی و ضریب انتقال گرمای حجمی ناحیه‌ی احتراقی درحالی که از پروفیل تغییر تخلخل متغیر استفاده شده است، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت ورودی دمای بیشینه گاز کاهش پیدا می‌کند و به تبع آن میزان انتشار NO_xنیز کاهش می‌یابد و همچنین با کاهش ضریب انتقال گرمای حجمی دمای بیشینه کاهش می یابد.