بررسی پارامترهای هندسی مشعل های مخلوط سر نازل از دیدگاه اگزرژی با استفاده تکنیک تاگوچی

شاخه ای کردن نازل ها، زاویه پاشش سوخت با مسیر محوری هوا و قطر نازل می توانند در اختلاط و عملکرد احتراقی مشعل های مخلوط سرنازل موثر باشند. در این تحقیق، ترکیب شبیه سازی عددی و روش تاگوچی به عنوان یک ابزار تحقیقاتی موثر برای بررسی تاثیر ترکیبی این پارامترها بر نرخ بازگشت ناپذیری احتراق مشعل های مخلوط سرنازل مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا فرایند احتراق در یک مشعل مخلوط سرنازل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی گردید. مجموعه معادلات حاکم شامل پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی به همراه واکنش های شیمیایی احتراق توسط نرم افزار فلوئنت حل شده است. جهت شبیه سازی جریان مغشوش از مدل k-ε استاندارد و تقابل واکنش های شیمیایی و آشفتگی از مدل edc استفاده شده است. سپس مدل توسعه یافته مذکور در شرایط آزمایشی بررسی و اعتبارسنجی گردید. در مرحله بعد، با کمک نرم‏افزار مینی‏تب، تحلیل تاگوچی جهت بررسی اثر هر یک از پارامترها، اهمیت آن‏ها در نرخ‏بازگشت‏ناپذیری و تعیین مقادیر بهینه آنها صورت پذیرفت. در تحلیل تاگوچی، از یک آرایه متعامد l9(33) با هدف کمینه‏سازی نرخ بازگشت‏ناپذیری استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان داد که زاویه پاشش سوخت، تعداد شاخه ها و قطر نازل به ترتیب بیشترین اثر را در نرخ بازگشت ناپذیری دارند. همچنین طراحی سرمشعل با ویژگی های چهار شاخه، زاویه پاشش سوخت 45 درجه با جریان محوری هوا و قطر نازل چهار میلی متر برای محفظه احتراق مورد نظر از دیدگاه نرخ بازگشت ناپذیری بهینه می باشد. نرخ بازگشت نا‏پذیری متناظر با این حالت بهینه 88/45 درصد است.