بررسی تاثیر زاویه همگرایی-واگرایی بر مشخصه‌های احتراقی مخلوط پیش‌آمیخته هیدروژن - هوا در یک میکرولوله همگرا – واگرا

Abstract

در مطالعه حاضر، مشخصه‌های احتراقی مخلوط پیش‌آمیخته هیدروژن-هوا در میکرولوله‌های همگرا-واگرا، با استفاده از شبیه‌سازی عددی فرایند احتراق، بررسی شده است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر سرعت جریان ورودی و زاویه همگرایی-واگرایی بر مشخصه‌های احتراقی شامل بیشینه دمای شعله، موقعیت شعله، حدشعله‌وری بالا و ضخامت شعله در قطر در محدوده قطر خاموشی شعله است. معادلات حاکم به‌صورت سه‌بعدی و گذرا درنظر گرفته شده‌اند و از مکانیزم شیمیایی جزئی واکنش هیدروژن و هوا استفاده شد. نتایج نشان دادند که سرعت جریان ورودی بر موقعیت شعله درون میکرولوله تاثیر می‌گذارد و بیشینه دمای شعله متاثر از موقعیت قرارگیری شعله درون میکرولوله تغییر می‌کند. کمترین دمای شعله در یک نسبت هم‌ارزی مشخص زمانی ایجاد می‌شود که شعله در قسمت گلوگاه قرار گرفته باشد. مشخص شد که سرعت جریان ورودی و قسمت گلوگاه تاثیر مستقیمی بر ضخامت و کشیدگی شعله دارند. افزایش ضخامت و کشیدگی شعله در سرعت‌های زیاد، برای میکرولوله‌های با قطر گلوگاه کم، موجب بیرون زدن قسمتی از ناحیه احتراق از میکرولوله و درنهایت خارج­ شدن از حد شعله‌وری بالا می‌شود. از مقایسه نتایج با یک میکرولوله با مقطع ثابت و ابعاد مشابه مشخص شد که ایجاد ناحیه گلوگاه در میکرولوله‌ها موجب افزایش حد شعله‌وری بالا در آن‌ها می‌شود.