بررسي عددي اثر مكان پيلوت بر بلندشدگي شعله جت آشفته با سطوح مختلف ناهمگني در محفظه احتراق

Numerical study of The effect of Pilot place on turbulent flame lift off with different levels of inhomogeneity in combustion chamber

احتراق مخلوط واكنش‌دهنده‌هاي ناهمگن نوعي از احتراق است كه در آن اختلاط سوخت و هوا به­طور كامل انجام نمي ­شود. اين تحقيق به بررسي عددي اثر مكان پيلوت بر بلندشدگي شعله جت آشفته با سطوح مختلف ناهمگني در محفظه احتراق پرداخته است. در اين بررسي عددي، از مدل‌سازي معادلات ناويراستوكس به­روش ميانگين‌گيري رينولدز و مدل‌سازي آشفتگي k-ε استاندارد و مدل‌سازي جريان واكنشي روش اتلاف گردابه‌اي EDC استفاده ‌شده است. مشاهدات نشان مي‌دهد كه ارتفاع بلندشدگي شعله با افزايش طول ناهمگني كاهش يافته و در طول ناهمگني مشخصي كه وابسته به نسبت هم­ارزي و مكان پيلوت است، شعله به پايه مي­ چسبد. در تمام حالات مورد بررسي، محدوده­اي از طول­ هاي ناهمگني يافت شد كه در اين طول­ها شعله چسبيده بود. نتايج نشان مي‌دهد كه ارتفاع بلندشدگي شعله در حالت غيرپيش­مخلوط بيشتر از حالتي است كه مخلوط سوخت و هوا به‌صورت تقريباً پيش­مخلوط در محفظه مشتعل مي‌شوند. هرچه نسبت هم‌ارزي افزايش پيدا مي‌كند، ارتفاع بلندشدگي كمتر مي‌شود. براساس سه مكان مورد بررسي در ديوار جانبي براي مكان پيلوت و نتايج به­دست­آمده، پيلوتي كه در محدوده وسط ديوار جانبي بود ارتفاع بلندشدگي كمتر و محدوده چسبيدن شعله بيشتري داشت. همچنين، ناحيه شعله در داخل محفظه با تغيير طول ناهمگني تغيير مي‌كند.

Combustion of a mixture of inhomogeneity reactants is a type of combustion in which the mixing of fuel and air is not complete. This study investigated the numerical effect of the pilot location on the turbulent jet flame lift off height with different levels of inhomogeneity in the combustion chamber. The effect of different equevalence ratios has also been investigated. In this numerical study, the configuration modeling of Navier Stokes equations using Reynolds averaging method, standard k-ε turbulence and reactive flow modeling of Eddy Dissipation Concept (EDC) method have been used. Observations show that the flame lift off height decreases with increasing inhomogeneity length and the flame attach during a certain inhomogeneity length, which depends on the equevalence ratio and pilot location. In all of the cases studied, a range of inhomogeneity lengths was found during which the flame was attached. The results show that the flame lift off height in nonpremixed mode is higher than in the case where the fuel-air mixture ignites almost premixed in the chamber. The higher the equevalence ratio, the lower the flame lift off height. Based on the three locations studied in the side wall for the pilot location and the results obtained, the pilot in the middle area of the side wall had a lower flame lift off height and a higher attached flame range. Also, the flame area inside the chamber changes as the inhomogeneity changes.