بررسی عددی اثر سطوح مختلف ناهمگنی بر طول شعله آشفته در محفظه احتراق

Abstract

احتراق مخلوط واکنش‌دهنده‌های ناهمگن نوعی از احتراق است که در آن اختلاط سوخت و هوا به­ طور کامل انجام نمی­ شود. از آنجا که مطالعات گذشته بر روی این نوع احتراق در فضای باز انجام‌ شده، هدف این تحقیق بررسی عددی مشاهده اثر سطوح مختلف ناهمگنی بر طول شعله در دبی‌ها و نسبت هم‌ارزی‌های مختلف در فضای بسته و بدون حضور هوای محیط و نفوذ آن بر شعله است. در این بررسی عددی از مدل‌سازی معادلات ناویراستوکس به روش میانگین‌گیری رینولدز و مدل‌سازی آشفتگی k-ε استاندارد و مدل‌سازی جریان واکنشی روش اتلاف گردابه‌ای EDC استفاده ‌شده است. همچنین، در این مطالعه از سینتیک GRI2.11 استفاده‌ شده است. مشاهدات نشان می‌دهد که میزان طول شعله در طول ناهمگنی مشخصی کمینه می‌شود، به‌طوری‌ که در طول‌های ناهمگنی قبل و بعد از آن، طول شعله افزایش می‌یابد. این طول ناهمگنی با تغییر دبی و تغییر نسبت هم‌ارزی‌ متفاوت است. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که طول شعله در حالت غیرپیش ­مخلوط کمتر از طول شعله در حالتی است که مخلوط سوخت و هوا به‌صورت پیش­ مخلوط در محفظه مشتعل می‌شوند. ولی، هرچه نسبت هم‌ارزی کاهش پیدا می‌کند، اختلاف کمتر می‌شود، به‌طوری‌ که در نسبت هم‌ارزی‌های کمتر طول شعله در حالت غیرپیش­ مخلوط بیشتر از حالت پیش­ مخلوط می‌شود. همچنین، سطح مقطع شعله در داخل محفظه چه در جهت طولی و چه در جهت عرضی با تغییر طول ناهمگنی تغییر می‌کند.