مطالعه اثرات نسبت هم­ ارزی و نوع سوخت بر روی یک جریان واکنشی با فشار و دمای متغیر و زمان اقامت کوتاه

Abstract

آیروترمودینامیک گاز در واقع مطالعه ترمودینامیک گازها در سرعت بالاست که همراه با تبادل حرارت و انرژی مکانیکی است. ازجمله سیستم­ هایی که دارای این ویژگی­ اند می­ توان به سیستم­ های پیشرانش راکتی اشاره کرد. در سیستم ­های پیشرانش راکتی، که دارای نازل همگرا-واگراست، در طول نازل مقدار فشار و دما تغییر کرده و سرعت بالای این نوع سیستم ­ها موجب کاهش زمان اقامت می ­شود. به همین منظور، در این مطالعه، به بررسی موتور سوخت مایع و اثرات تغییر نوع سوخت و نسبت هم­ ارزی بر روی احتراق و پارامترهای عملکردی موتور پرداخته شده است. حل عددی با استفاده از مدل آشفتگی و مدل احتراقی EDCو فرض دبی ثابت در جریان ورودی برای دو سوخت هیدروژن و کروسین با استفاده از نرم­ افزار فلوئنت انجام‌ شده است. برای شبیه ­سازی واکنش ­های شیمیایی کروسین از مکانیزم کاهش‌یافته 9 مرحله­ ای و هیدروژن 14 مرحله‌ای استفاده شده است. به منظور صحت ­سنجی نتایج حل عددی از داده­ های تجربی استفاده شده است که تطابق نسبتاً مناسبی بین آن­ها مشاهده می­ شود. از نتایج مهم این مطالعه می­ توان به رفتار نسبتاً مشابه حل حالت گونه­ های تثبیت­ شده و نرخ محدود در تمامی نسبت­ های هم ­ارزی در محفظه احتراق اشاره کرد. همچنین، با افزایش نسبت هم­ ارزی، در محدوده­ مکانی وسیع ­تری از موتور (محفظه و قسمتی از نازل همگرا)، می­ توان حل حالت گونه­ های تثبیت­ شده و نرخ محدود را یکسان درنظر گرفت. از دیگر نتایج مهم، می­ توان به وقوع واکنش ­هایی با نرخ محدود در قسمت واگرای نازل برای سوخت کروسین و یکسان­ بودن مکان بیشینه عدد دامکوهلر برای دو سوخت اشاره کرد.