بررسي عددي اثر سطوح مختلف ناهمگني بر طول شعله آشفته در محفظه احتراق

Numerical study of The effect of different levels of inhomogeneity on turbulent flame length in combustion chamber

احتراق مخلوط واكنش‌دهنده‌هاي ناهمگن نوعي از احتراق است كه در آن اختلاط سوخت و هوا به­ طور كامل انجام نمي­ شود. از آنجا كه مطالعات گذشته بر روي اين نوع احتراق در فضاي باز انجام‌ شده، هدف اين تحقيق بررسي عددي مشاهده اثر سطوح مختلف ناهمگني بر طول شعله در دبي‌ها و نسبت هم‌ارزي‌هاي مختلف در فضاي بسته و بدون حضور هواي محيط و نفوذ آن بر شعله است. در اين بررسي عددي از مدل‌سازي معادلات ناويراستوكس به روش ميانگين‌گيري رينولدز و مدل‌سازي آشفتگي k-ε استاندارد و مدل‌سازي جريان واكنشي روش اتلاف گردابه‌اي EDC استفاده ‌شده است. همچنين، در اين مطالعه از سينتيك GRI2.11 استفاده‌ شده است. مشاهدات نشان مي‌دهد كه ميزان طول شعله در طول ناهمگني مشخصي كمينه مي‌شود، به‌طوري‌ كه در طول‌هاي ناهمگني قبل و بعد از آن، طول شعله افزايش مي‌يابد. اين طول ناهمگني با تغيير دبي و تغيير نسبت هم‌ارزي‌ متفاوت است. همچنين، نتايج نشان مي‌دهد كه طول شعله در حالت غيرپيش ­مخلوط كمتر از طول شعله در حالتي است كه مخلوط سوخت و هوا به‌صورت پيش­ مخلوط در محفظه مشتعل مي‌شوند. ولي، هرچه نسبت هم‌ارزي كاهش پيدا مي‌كند، اختلاف كمتر مي‌شود، به‌طوري‌ كه در نسبت هم‌ارزي‌هاي كمتر طول شعله در حالت غيرپيش­ مخلوط بيشتر از حالت پيش­ مخلوط مي‌شود. همچنين، سطح مقطع شعله در داخل محفظه چه در جهت طولي و چه در جهت عرضي با تغيير طول ناهمگني تغيير مي‌كند.

Combustion of a mixture of inhomogeneity reactants is a type of combustion that has been used since 1997. All previous studies have been done on this type of outdoor combustion. The aim of this study was to investigate the numerical effect of different levels of inhomogeneity on flame length at different velocities and ratios in closed space without the presence of ambient air and its influence on flame. In this numerical study, the configuration modeling of Navier Stokes equations using Reynolds averaging method has been used. The results show that the flame length during a given inhomogeneity has a low limit so that the flame length increases before and after the inhomogeneity. This length of inhomogeneity varies at different velocities and equivalence ratios. The results also show that the flame length in the non-premixed state is less than the flame length when the fuel / air mixture is almost pre-mixed in the ignition chamber but as the equivalence ratio decreases, the difference is expected to be equal. The lower flame length values in the non-mixed state will be greater than the near-mixed state. Also, the cross-sectional area of the flame inside the chamber changes significantly both in length and width by changing the length of the inhomogeneity.