بررسي عملكرد مدل ريزشعله در شبيه‌سازي خاموشي شعله‌هاي نيمه‌پيش‌مخلوط

Investigation of the Performance of Flamelet Models in Predicting the Blow-Off in Partially-Premixed Flames

هدف از اين پژوهش بررسي كارايي مدل ريزشعله آرام در شبيه‌سازي شعله‌هاي آشفته نيمه‌پيش‌مخلوط و خاموشي آن‌هاست. هندسه مورد نظر، يك مشعل جت آشفته پيلوت‌دار است كه مقدار پيش‌مخلوط بودن شعله را مي‌توان با كنترل كردن مقدار پس‌روي مجراي ورودي سوخت در داخل مجراي ورودي هوا كنترل كرد. اين پيكربندي امكان بررسي پايداري شعله‌هاي پيش‌مخلوط، غيرپيش‌مخلوط و طيف وسيعي از شعله‌هاي نيمه‌پيش‌مخلوط را فراهم مي‌كند. در اين پژوهش با كمك روش خمينه ريزشعله در چهارچوب روش رينولدز-متوسط به شبيه‌سازي اين شعله‌ي آشفته در مقادير مختلفِ پس‌روي و با شرايط اوليه مختلف پرداخته‌ و از نتايج براي بررسي دقت اين مدل در مقابل نتايج تجربي در شبيه‌سازي و پيش‌بيني مرز خاموشي استفاده شده‌است. با مقايسه نتايج اين پژوهش با مقادير تجربي مي‌توان مشاهده‌كرد كه روش ريزشعله توانايي شبيه‌سازي مقدار بهينه‌ي پس‌روي و همچنين مشخصات جريان با دقت بالا را دارد، اما محدوده‌ي پايداري شعله را كمتر از مقدار واقعي و خاموشي را در سرعت‌هاي نسبي كمتري تخمين مي‌زند.

The importance of computational combustion models is undeniable. There are various models and approaches for solving such flow fields. With each of them having its advantages and disadvantages, finding each method s accuracy and limit is essential. This study aims to investigate the performance of the laminar flamelet model in modeling the partially premixed turbulent flames and their blow-off limits. The configuration used in this study, which is the same as at the University of Sydney’s experiment, is a turbulent piloted jet in which the premixed level can be controlled by the recess of the fuel jet inside the oxidizer jet. In this configuration, recessing the fuel jet results in higher premixed levels, and therefore, gives us the ability to study a wide range of partially premixed flames, fully premixed and non-premixed flames. In this study, the Flamelet manifold Generated model with Reynolds-Averaged methods is utilized to simulate a turbulent flame in different levels of recess and initial conditions in order to assess the accuracy of this model in predicting flow-field specifications, flame dimensions, and blow-off limits. Comparing these data with the experimental data available from the same flame, the FGM model is concluded to be accurate in calculating the flow-field specifications. Furthermore, it can predict the blow-off trend based on recess level, but this model underpredicts the blow-off limit of the flames.