دو شاخگي جبهه شعله انتشاري در پديده خاموشي-اشتعال مكرر در احتراق پيش مخلوط هيدروژن/هوا در ميكرو كانال گرم شونده

Bifurcation of Propagating Flame in Repetitive Extinction-ignition Phenomenon in Premixed Hydrogen-air Combustion in a Heated Micro Channel

در كار حاضر، پديده خاموشي- اشتعال مكرر براي مخلوط هيدروژن-هوا در يك ميكرو كانال گرم شونده به صورت عددي شبيه‌سازي مي‌شود. در شبيه‌سازي عددي از فرمول بندي عدد ماخ پايين، سينتيك تفصيلي و ضرايب نفوذ مولكولي مختلف براي گونه‌ها استفاده مي شود. تأثير پارامترهاي سرعت جريان ورودي، نسبت هم ارزي و عرض كانال بر دامنه و فركانس پديده خاموشي- اشتعال مكرر بررسي مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش سرعت ورودي باعث افزايش دامنه پديده خاموشي اشتعال مكرر مي شود در حاليكه فركانس اين پديده رفتاري كاهشي– افزايش دارد. با افزايش نسبت هم ارزي از مقدار 0/5 تا 1 و همچنين افزايش عرض كانال از mm 0/4 تا mm 1 ، دامنه پديده خاموشي اشتعال مكرر افزايش و فركانس آن كاهش مي‌يابد. دوشاخگي جبهه شعله با استفاده از ديدگاه هاي هيدروديناميكي و شيميايي مطالعه مي‌شود. ايجاد جريان برگشتي و تشكيل نواحي چرخشي در نزديكي ديوار باعث دوشاخگي جبهه شعله مي شود. با بررسي آهنگ واكنش مشاهده مي‌شود حضور گونه آب در ناحيه بين دو جبهه شعله مي‌تواند عامل اصلي در دوشاخگي جبهه شعله باشد.

In the present study, Repetitive extinction-ignition dynamics for premixed hydrogen-air mixture is investigated numerically in a heated micro channel. Low Mach number approach is considered for governing equations in numerical simulation. Also detailed chemistry and different mass diffusivity of species is utilized. The effect of inlet velocity, equivalence ratio and channel height are studied on repetitive extinction-ignition dynamics using two parameters, amplitude and frequency. The results show that the amplitude of repetitive extinction-ignition dynamics increases with increasing the inlet velocity, while the frequency has a descendingascending behavior. The rising of equivalence ratio from 0.5 to 1 and channel height from 0.4 mm to 1mm lead to growth of amplitude and frequency reduction. Bifurcation of propagating flame is also investigated by hydrodynamic and kinetic approach. Details of flow field indicate that bifurcation of flame is due to creation of recirculation zones formed close to the walls at the beginning of ignition phase. The presence of water in the zone between two propagating flame can be the main reason of bifurcation flame which is obtained from kinetic analysis.