مطالعه عددی تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی مشخصه­ های دینامیک خاموشی- اشتعال مکرر برای احتراق پیش ­مخلوط رقیق هیدروژن/هوا در یک میکرو کانال گرم شونده

Abstract

در تحقیق حاضر، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی مشخصه­ های پدیده خاموشی-اشتعال مکرر برای مخلوط رقیق هیدروژن-هوا (با نسبت هم ­ارزی 0/5) در یک میکروکانال، تحت گرادیان دمایی معین، به­ صورت عددی بررسی شده است. در شبیه­ سازی عددی از فرمول­بندی عدد ماخ پایین، سینتیک تفصیلی و ضرایب نفوذ مولکولی مختلف برای گونه ­ها استفاده شده است. با استفاده از پارامترهای دامنه و فرکانس استخراج شده از میدان جریان، مشخصه ­های این پدیده مطالعه شده است. نتایج نشان می­ دهد که با افزایش سرعت جریان ورودی، دامنه پدیده خاموشی-اشتعال مکرر افزایش می یابد، در حالی که فرکانس آن رفتاری کاهشی-افزایشی دارد. به ­منظور مطالعه دقیق­ تر این پدیده، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی پدیده خاموشی-اشتعال مکرر از دیدگاه واکنش­ های شیمیایی با استفاده از متغیر نرخ واکنش بررسی شده است. نتایج به ­دست آمده نشان می­ دهند که در سرعت­ های بالای جریان ورودی، واکنش­ های تولید گونه­ های سبک­ تر نظیر OH و OH غلبه دارند، در حالی که در سرعت­ های پایین جریان ورودی، واکنش­ ها به تولید گونه­ های سنگین نظیر H2OHO2 و H2O2 تمایل بیشتری دارند. همچنین، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی سرعت جبهه شعله انتشاری بررسی شده است. در سرعت­ های پایین جریان ورودی، شعله در مدت زمان بیشتری از یک چرخه مشاهده می­ شود، در حالی که در سرعت­ های جریان ورودی بالاتر، شعله سریع­تر وارد ناحیه خاموشی می شود.