شبيه‌سازي شعله جريان مخالف در فضاي فيزيكي و فضاي كسرمخلوط

Simulation of counterflow flame in physical and mixture fraction spaces

در اين پژوهش به بررسي شعله غير پيش مخلوط جريان مخالف پرداخته‌شده است. از اين شعله براي ساخت كتابخانه فليملت موردنياز مدل فليملت آرام، به‌منظور شبيه‌سازي شعله‌هاي مغشوش استفاده مي‌شود. ساخت كتابخانه فليملت از دو شيوه امكان‌پذير است، يكي حل معادلات فليملت در فضاي كسرمخلوط و ديگري حل معادلات احتراقي در فضاي فيزيكي است. در پژوهش حاضر از هر دو شيوه استفاده‌شده است. براي اين مهم از نرم‌افزارهاي فلوئنت، كمكين و فليم‌مستر با جزئيات كامل شيميايي استفاده و باهم مقايسه شده است. علاوه بر آن، در اين پژوهش اثر پخش ديفرانسيلي موردبررسي قرارگرفته و با فرض عدد لوئيس واحد مقايسه شده است. براي اعتبارسنجي شبيه‌سازي، نتايج با داده‌هاي آزمايشگاهي شعله جريان مخالف متان-هوا مقايسه شده است. نتايج مورد مقايسه شامل منحني‌هاي دما، كسرجرمي متان، اكسيژن و نيتروژن است. نتايج نشان مي‌دهند كه نرم‌افزار كمكين در پيش‌بيني صحيح بيشينه دما و كسرجرمي شعله توانايي بيشتري دارد. همچنين در نظر گرفتن اثر پخش ديفرانسيلي در نرم‌افزار كمكين حائز اهميت است.

In this study, counterflow non-premixed flame is investigated. This flame is used to build the flamelet libraries required for laminar flamelet model and subsequently to simulate turbulent flames. Flamelet library construction is possible in two ways, one solution flamelet equations in mixture fraction space and the equations of combustion in physical space. In this study, both methods are used. For this, FLUENT, CHEMKIN and FlameMaster software with the full detailed chemical are used and compared to each other. In addition, the effect of the differential diffusion was examined and compared with the assumption of unity Lewis number. To validate the simulation, results were compared to experimental data of methane-air counterflow flame. Compared results included the temperature curves, the mass fraction of methane, oxygen, and nitrogen. The results show that the software Chemkin is more capable in correctly predicting the maximum temperature and mass fraction of flame. Also considering the effect of differential diffusion of the Chemkin software is important.