شبيه‌سازي عددي جريان واكنشي مغشوش در محفظة احتراق با گردابة به دام افتاده

Numerical Simulation of Turbulent Reacting flow in a Trapped Vortex Combustor

محفظة احتراق با گردابة به دام افتاده محفظه‌ای فشرده است كه كارایی بالایی در پایداری شعله دارد. در این مطالعه، جریان واكنشی مغشوش در محفظة احتراق با گردابة به دام افتاده به صورت عددی شبیه‌سازی شده است. مدل‌های توربولانسی شبیه‌سازی مقیاس انطباقی و K-ω-SST، و رویكردهای احتراقی انتقال اجزاء و تابع چگالی احتمال برای مدل‌سازی توربولانس و احتراق مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به منظور اعتبارسنجی مدل عددی، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. انطباق مناسبی بین مقادیر متوسط و نوسانی دما، مقادیر صدور آلاینده‌ها (مونوكسید كربن، هیدروكربن نسوخته و اكسیدهای نیتروژن) و همچنین راندمان احتراق به‌دست آمده از حل عددی و نتایج آزمایشگاهی وجود دارد. ضمناً، شبیه‌سازی برای مقادیر مختلف نسبت هم ارزی و دمای ورودی جریان اصلی انجام شد و نتایج نشان می‌دهد كه در یك مقدار ثابت نسبت هم ارزی، با افزایش دمای جریان اصلی، راندمان احتراق افزایش و شاخص‌های آلایندگی مونوكسیدكربن و هیدروكربن نسوخته كاهش می‌یابند.

Trapped vortex combustor (TVC) is a compact combustor which represents the high efficiency in flame stabilization. In this study, turbulent reacting flow through trapped vortex combustor is numerically simulated. In order to model turbulence, the K-ω-SST and scale adaptive simulation (SAS) models, and to model combustion, the species transport and probability density function (PDF) approaches are used. To verify the numerical model, numerical results are compared with the available experimental data. There is a good agreement between the mean and RMS values of temperature and emission indices (CO, unbernt hydrocarbon (UHC) and NOx) obtained from numerical results and experimental data. Moreover, simulation is performed for different values of equivalence ratios and mainstream inlet temperatures and results show that with a constant value of equivalence ratio, by increasing the mainstream inlet temperature, combustion efficiency increases, while CO and UHC emission indices decrease.