بررسي تجربي اثر مشخصه‌هاي جريان ورودي بر ديناميك و بسامدهاي نوساني شعله پيش‌ آميخته جزئي در راكتور مزو استوانه‌اي شكل با هندسه ثابت

Experimental Study of the Effects of Input Flow Characteristics on Flame Dynamics and Oscillating Frequencies of a Partially-Premixed Flame in a Fixed- Geometry Meso-Cylindrical Reactor

در پژوهش حاضر، به مطالعه تجربي اثر مشخصه‌هاي جريان ورودي پيش آميخته متان-اكسيژن، درون يك راكتور مزو با طول و هندسه ثابت پرداخته شده است. جهت اين تحقيق دو نسبت اختلاط جزئي 25% و 50% در نظر گرفته شده و نوع رژيم جريان از نوع آرام بوده است. راكتور مورد استفاده، از جنس كوارتز كه به صورت افقي نصب گرديده و مشخصات هندسي آن عبارتند از: قطر داخلي 5 ميلي‌متر، ضخامت ديواره 1 ميلي‌متر و طول 10 سانتي‌متر مي‌باشد. در اين تحقيق سعي شده است تا عوامل مؤثر بر رژيم‌هاي شعله، محدوده تشكيل انواع رژيم‌هاي شعله، ديناميك شعله، توزيع دماي ديواره خارجي راكتور‌، بسامد و نوسان شعله‌هاي نوساني همراه با شدت صوت خاموشي شعله نوساني تحليل و گزارش گردد. رژيم اصلي شعله مزوي مشاهده شده طي اين پژوهش، شعله نوساني بوده است. ديناميك اين شعله از تغييرات به ترتيب نسبت اختلاط، دبي حجمي اكسيژن و نهايتاً دبي حجمي سوخت، كه باعث تغييرات در سرعت جريان ورودي و نسبت هم‌ارزي مي‌گردد بيشتر تأثير مي‌پذيرد. بررسي نتايج حاصل از نوسانات صوتي بيانگر افزايش سرعت شعله نوساني با افزايش دبي حجمي و نسبت اختلاط مي‌باشد. صوت خاموشي بلند شعله‌ها هنگام خاموشي از تبديل بخشي از انرژي حرارتي شعله به صوت، در شعله‌گير و امواج مرتعش صوتي حاصل از خاموشي شعله و اختلاف سرعت گاز، ناشي مي‌شود.

An experimental study on the effects of methane-oxygen partially-premixed input flow characteristics in a mesoscale reactor with constant length and geometry was investigated in the present work. For this research, two partially-premixed ratios of 25% and 50% are considered. The reactor is mounted horizontally, made from quartz material and its geometric characteristics are internal diameter: 5 mm, wall thickness: 1 mm, and length: 10 cm. In this research, we have tried to determine the factors affecting flame regimes. The range of flame regimes, flame dynamics, the outer wall temperature distribution of the reactor, frequency, and oscillation of oscillating flames, along with the intensity of the Repetitive Extinction and ReIgnition (RERI) extinguishing sound, were analyzed and reported. This flame's dynamics are more affected by changes in mixing ratio, oxygen volume flow rate, and fuel volume flow rate, causing changes in inlet flow velocity and equivalence ratio, respectively. Examination of the results of acoustic oscillations indicates an increase in oscillating flame velocity with increasing volumetric flow and mixing ratio. Loud extinguishing sound of flames when quenching is caused by converting a portion of the thermal energy of the flame into sound in the flame arrestor and the acoustic vibration waves resulting from the extinguishing of the flame and the difference in gas velocity.