مقایسه‌ی سازوکارهای کامل و کاهش‌یافته‌ی سینتیک احتراق متان در مدل‌سازی عددی مشعل متخلخل

Abstract

در این نوشتار، سازوکارهای احتراق کامل و کاهش‌یافته از نقطه‌نظر کاربرد در مشعل متخلخل مقایسه شده است. از آنجا که سازوکارهای احتراق کامل تنوع گسترده‌یی دارند و نیز با توجه به احتراق متان، در گام نخست معروف‌ترین آنها یعنی سازوکار احتراقی G‌R‌I3.0 و سازوکار پیشنهادی میلر انتخاب شده‌اند. در گام دوم سازوکارهای کاهش‌یافته‌ی حاصل از دو سازوکار کامل مذکور مورد بررسی قرار گرفته‌اند که از آن میان سازوکار پیشنهادی ۱۶ واکنشی برای سازوکار کامل میلر، و سازوکار کاهش‌ یافته‌ی ۱۵ واکنشی برای سازوکار کامل G‌R‌I3.0 انتخاب شده است. نتایج شبیه‌سازی عددی حاکی از تطابق قابل قبول ساز و کارهای کاهش‌یافته با سازوکارهای اصلی در مدل‌سازی مشعل متخلخل است. درمورد پروفیل دمایی تقریبا تمامی سازوکارها تقریب یکسانی ارائه داده‌اند. درخصوص پروفیل غلظت $C‌O$ در طول مشعل، تفاوت اندکی بین دو سازوکار احتراق کامل مشاهده شد که به نظر می‌رسد علت آن تفاوت تخمین غلظت گونه‌های $H‌C‌O$ و $H‌O_2$ باشد. در آلاینده‌ی $N‌O$ تفاوت محسوسی بین تخمین دو سازوکار مشاهده شده است که علت آن تفاوت در تخمین $N‌O$ فنی‌مور است. سرعت اشتعال تعیین‌شده توسط دو سازوکار تفاوت محسوسی با نتایج تجربی دارد. دو سازوکار کامل احتراقی تخمین یکسانی در ناحیه‌ی احتراق رقیق نشان می‌دهند در حالی که در ناحیه‌ی احتراق غنی، سرعت اشتعال سازوکار میلر بیشتر از سازوکار G‌R‌I3.0 به دست آمده است .