بررسي اثر دما بر اشتعال فواره متان - هوا با استفاده از روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ

Studying the Effects of Temperature on Ignition of Methane-air Jet using LES Method

هدف در اين مقاله مطالعه پديده اشتعال و نحوه گسترش شعله در فواره متان-هواست. اين كار با استفاده از نرم افزار متن باز اپن فوم و روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ تراكم پذير، مدل احتراقي شعله ضخيم شده و به صورت سه بعدي انجام شده است. جرقه به صورت افزودن مصنوعي آنتالپي در معادله انرژي مدل سازي شده است. شبيه سازي هاي فواره هوا و فواره سرد متان بيانگر عملكرد مناسب كد و تنظيمات مربوطه در پيش بيني ميدان آشفته حاكم بر جريان است. پس از آن فرايند اشتعال و انتشار شعله شبيه سازي شده كه نتايج اعتبارسنجي مناسب ارزيابي شده است. با استفاده از معيار دماي شعله، مسير انتشار جبهه احتراق تعيين شده و سينتيك انتشار بررسي شده است. در نهايت، بررسي اثر دماي اوليه ميدان بر فرايند اشتعال بيانگر آن است كه ارتفاع شعله، فاصله لبه شعله از محور و سرعت انتشار جبهه شعله با دما تغيير مي كند.

Spar ignition in turbulent methane-air jet is studied by a compressible 3D Large Eddy Simulation in OpenFOAM code. The thicened flame model with the one-step chemical mechanism is used for methane combustion. The spar is modeled by artificial enthalpy source in energy equation at the spar location. The validation of the calculations is performed using the experimental results of the turbulent jet of airflow and non reacting mixing of methane jet. The ignition phenomenon and flame propagation are investigated in details for different conditions of initial jet temperature. The results show that the flame propagation speed، the flame lift-off and the flame distance to the axis change with changing the initial temperature.