شبیه‌سازی عددی جریان احتراقی در محفظه احتراق توربین گاز مدل با تکنولوژی ورودی هوای پیچشی دوگانه

Abstract

در این پژوهش، محفظه احتراق توربین گاز مدل (GTMC)، که به­منظور تزریق جریان هوا از تکنولوژی ورودی پیچشی دوگانه بهره می‌برد، با استفاده از فرضیات ساده‌کننده، به­صورت پایا و با فرض تقارن‌محوری و تحت روش در حالت احتراقی و غیراحتراقی مورد مطالعه و شبیه‌سازی عددی قرار گرفته‌است. بدین منظور، در گام نخست، توانایی مدل‌های اغتشاشی ، و در پیش‌بینی الگوی جریان غیراحتراقی درون محفظه، بررسی شده و پس از انتخاب مدل اغتشاشی مناسب، جریان احتراقی، با به‌کارگیری مدل‌های احتراقی EDC و TPDF در کنار استفاده از سینتیک شیمیایی DRM22، شبیه‌سازی شده ‌است. در این بررسی، مقادیر حاصل از شبیه‌سازی برای مؤلفه‌های سرعت محوری، شعاعی و مماسی در حالت احتراقی و غیراحتراقی و کسر مخلوط، دما و گونه‌های H2CO و CO2 در حالت احتراقی، با نتایج حاصل از مشاهدات آزمایشگاهی مقایسه شده ‌است. نتایج کلی این بررسی نشان می‌دهد که علی‌رغم اعمال فرضیات ساده‌کننده، شبیه‌سازی صورت گرفته به­خوبی توانایی مدل‌سازی و توصیف رفتار کلی جریان و احتراق درون محفظه را داراست. اما، مطابق انتظار، استفاده از مدل‌های اغتشاشی و احتراقی پیشرفته‌تر، در کنار افزایش هزینه محاسباتی، منجر به دستیابی به نتایج بهتر می‌شود. این نتایج حاکی از برتری مدل RSM نسبت به دو مدل اغتشاشی دیگر در شبیه‌سازی جریان غیر‌احتراقی درون محفظه است. همچنین، نتایج نشان‌دهنده برتری مدل TPDF در پیش‌بینی توزیع گونه‌های اصلی و ساختار شعله در نزدیکی ورودی محفظه است، در حالی که استفاده از مدل EDC منجر به پیش‌بینی دقیق‌تر میدان احتراقی در پایین‌دست جریان می‌شود.