بررسي عددي تاثير اندازه قطر قطره ي سوخت مايع در احتراق در يك هندسه ي دو بعدي متقارن محوري

Numerical investigation of the effect of a liquid fuel droplets diameter in combustion in a 2-D axisymmetric geometry

پاشش سوخت و تبخير آن نقش بسيار مهمي در بسياري از فرآيندهاي احتراقي در صنعت مانند صنايع حمل و نقل، صنايع نظامي، نيروگاه ها و كوره ها دارد. كار حاضر بر روي تاثير قطر قطره ي سوخت مايع بر ويژگي هاي محفظه احتراق و تشكيل آلاينده ها مانند مونواكسيد كربن و ناكس در يك محفظه احتراق دوبعدي متقارن محوري تمركز كرده است. براي شبيه سازي سيستم احتراقي از روش مدل فاز گسسته استفاده شده است كه مبناي اين روش بر پايه ي روش اويلري-لاگرانژي است. در اين مدل فاز پيوسته به صورت اويلري و فاز گسسته به صورت لاگرانژي شبيه سازي مي شوند. برهم كنش بين فازها و تشعشع در شبيه سازي لحاظ شده است. احتراق با مدل غير پيش آميخته و تابع احتمال چگالي شبيه سازي شده است. براي معادلات آشفتگي از مدل كي-اپسيلون استفاده شده است. با تغيير در قطر قطرات سوخت تاثير اين عامل در دماي محفظه احتراق و همچنين توليد آلاينده ها از جمله ناكس و مونو اكسيد كربن مورد بررسي قرار مي گيرد. با توجه به نتايج بدست آمده قطرات كوچك ناكس بيشتري در مقايسه با قطرات بزرگتر توليد مي كنند. همچنين قطرات بزرگتر مونواكسيد كربن بيشتري نسبت به قطرات كوچكتر توليد كرده اند.

Spray combustion is utilized in a number of engineering applications such as energy conversion, military industrial, furance and propulsion devices. Current work focused on the effect of liquid fuel droplet diameter on the efficiency of the combustion chamber and formed emission such as NOx and CO in a two-dimensional axisymmetric combustion chamber. The discrete phase model approach employed for simulating Combustion. The gas phase is simulated using an Eulerian approach; while the droplets are treated with a Lagrangian method. The coupling between the two phases and effect of radiation is considered. The mixture-fraction/probability density function (PDF) equilibrium chemistry model is used to predict the combustion of the vaporized fuel. Also, the conservative equations of mass, momentum and energy in the turbulent flow field were solved in conjunction with the k–ε two equation turbulence model. A numerical simulation was carried out to study the influence of droplet size on the formation and emission of NOx and other contaminants. This effect was investigated under different droplet diameter and type of injection. The following conclusions be drawn: Smaller droplets produce higher NOx emission than the larger ones. Larger droplets produce higher CO than Smaller ones.