شبیه­ سازی عددی احتراق در محیط متخلخل در حالت دو بعدی با استفاده از چهار سازوکار شیمیایی چند مرحله­ ای مختلف

Abstract

در تحقیق حاضر، یک برنامه رایانه­ ای در محیط فرترن برای شبیه­ سازی دو بعدی احتراق پیش آمیخته هوا-متان درمحیط متخلخل نوشته شده استدر کنار این برنامه، از برنامه CHEMKIN II و اطلاعات پایه آن استفاده شده است. معادلات ناویر استوکس، معادلات انرژی فاز جامد و گاز و معادلات انتقال حاکم بر گونه­ های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و برای ارتباط دادن سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل (SIMPLE) استفاده شده است. محفظه احتراق مورد مطالعه، یک محفظه مستطیلی متشکل از دو ناحیه است که ناحیه اول، ناحیه پیش گرمایش و ناحیه دوم، ناحیه احتراق است. مهم­ترین کار انجام شده در این مقاله، استفاده از چهار سینتیک شیمیایی چند مرحله ای متفاوت برای شبیه­ سازی واکنش­های شیمیایی و بررسی اثر استفاده از این چهار سازوکار شیمیایی بر پیش­ بینی توزیع (Profile) دما، جزء جرمی گونه ­های شیمیایی و انتشار آلودگی ­هاست. همچنین تاثیر تغییر ضریب هدایت گرمایی مواد متخلخل نیز بررسی شده است. نتایج نشان می­ دهد با افزایش ضریب انتقال گرمای هدایت در پایین دست شعله، دمای گاز و ماده متخلخل در ناحیه احتراق کاهش می­ یابد و این کاهش دما موجب کاهش انتشار آلاینده ­ها می­ شود. همچنین نتایج حاصل از پیش ­بینی چهار سازوکار شیمیایی احتراق مختلف با یکدیگر مطابقت دارند.