بررسی عددی و تجربی احتراق پیش آمیخته آشفته در مشعل های سرعت بالا

این تحقیق به بررسی و مطالعه تجربی و عددی یک نمونه مشعل پیش آمیخته با سرعت بالا می پردازد. بررسی تجربی شامل اندازه گیری طول شعله، بدست آوردن میدان دما و بررسی محدوده پایداری می شود. میدان دما به کمک 8 عدد ترموکوپل که در موقعیت های مختلف قرار گرفته اند اندازه گیری می شود. شبیه سازی عددی توسط روش حجم محدود و با استفاده از معادلات متوسط گیری شده ناویر استوکس (rans) به کمک نرم افزار fluent صورت می-گیرد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی شامل میدان دما، میدان سرعت و تغییرات متغیر پیشرفت واکنش هستند. به منظور مدلسازی آشفتگی، مدل های k- استاندارد، rng k- ، k- تحقق پذیر و دو روش دیگر که با تغییر ثابت های تجربی مدل k- استاندارد، توسط تورپین و ترویس و مورگانس استفاده شده اند، بررسی و مدل k- استاندارد، بعنوان بهترین مدل برای مدلسازی مشعل سرعت بالا تعیین شد. برای مدلسازی احتراق از مدل زیمونت استفاده شده است و به منظور اعتبارسنجی این روش با استفاده از روش های عددی، نتایج تجربی موجود در دیگر مقالات بدست آمد. سپس شبیه ساز ی مکانیزم اختلاط سوخت و هوا در سیستم اختلاط مشعل به صورت سه بعدی انجام شد. براساس نتایج بدست آمده، جریان خروجی از سیستم اختلاط مخلوط کامل است. شبیه سازی مشعل سرعت بالا در دو هندسه محفظه احتراق و فضای باز انجام شد. در هندسه اول، مقایسه تغییرات متغیر پیشرفت واکنش روی محور محفظه در نسبت های هم ارزی مختلف نشان داد که با افزایش نسبت هم ارزی، شیب تغییرات افزایش می-یابد و متغیر پیشرفت واکنش سریعتر افزایش می یابد. همچنین، در محفظه احتراق، با افزایش فاصله محوری، نواحی چرخشی در کنار دیواره جانبی محفظه شکل می گیرند و در حدود 20=x/d به بالاترین قدرت می رسند. نتایج عددی میدان دما در فضای باز با نتایج تجربی این تحقیق مقایسه شد. نتایج نشان دادند که در فاصله بزرگتر از x/d=5.5 نتایج از همخوانی خوبی برخوردار هستند و در فواصل کوچکتر از x/d=5.5 نتایج قابل قبول هستند. در نهایت، عملکرد مدل زیمونت رضایت بخش است و جریان احتراقی در مشعل سرعت بالا به خوبی توسط این مدل شبیه سازی می شود.