بررسي اثرات نفوذ مولكولي و غني سازي با هيدروژن بر شعله‌ي چرخشي طبقه‌اي

در اين مقاله مشعل طبقه اي كمبريج-سنديا به‌منظور بررسي اثرات نفوذ مولكولي در احتراق طبقه اي و پيش آميخته، با افزودن دو مقدار مختلف هيدروژن به سوخت شبيه سازي شده است. براي اين منظور دو مدل متفاوت در نظر گرفته شده كه در مدل اول از فرض عدد اشميت برابر يك براي تمام گونه ها و در مدل دوم از اعداد اشميت متفاوت براي هر گونه‌ي شيميايي استفاده شده است. نتايج حاصل نشان مي دهند كه با افزودن هيدروژن در حالت طبقه‌اي، نفوذ ترجيحي گونه هاي سبك تر بر كسرجرمي هيدروژن به ويژه در نزديكي سطح جسم پهن تأثير مي گذارد و باعث افزايش 4 برابري مقدار محاسبه شده براي كسر جرمي اين گونه مي شود. بنابراين نمي توان اثرات نفوذ مولكولي را در معادلات حاكم ناديده گرفت. در حالت پيش آميخته هرچند نفوذ مولكولي تأثير كمي بر غلظت گونه‌ها دارد ولي همچنان بر توزيع دما موثر است. به‌طوري كه با افزودن 40 درصد هيدروژن، دماي بيشينه افزايش 2 و 5 درصدي و ميانگين دما افزايش 12 و 15 درصدي را به ترتيب در حالت هاي پيش آميخته و طبقه اي نشان مي دهند. به‌طور‌كلي، افزايش مقدار هيدروژن، ساختار شعله را به‌طور قابل‌توجه تري تغيير مي دهد، به‌ويژه در مورد ناحيه بازچرخشي در بالاي جسم پهن، كه با افزودن هيدروژن كوتاه تر مي شود.