مطالعه عددی اثر هندسه سر مشعل با دیواره ساده بر جریان احتراقی غیر پیش آمیخته آشفته

تحقیق حاضر با استفاده از شبیه سازی عددی به بررسی اثر هندسه سر مشعل بر جریان احتراقی غیر پیش آمیخته آشفته پرداخته است. برای مطالعه، یک سر مشعل با دیواره استوانه ای دارای تقارن محوری با هندسه ساده و متداول در صنایع احتراقی درنظر گرفته شده است. سر مشعل با ایجاد ناحیه چرخشی در ناحیه ورودی سوخت و اکسیدکننده نقش پایدارکننده شعله را ایفا می کند. جریان پیوسته سوخت از یک مجرای محوری مرکزی و جریان اکسیدکننده از یک مجرای حلقوی اطراف مجرای سوخت وارد مشعل می شوند. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی، اندازه حرکت، انرژی و جزءها با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شده اند. پیش از بررسی پارامترهای مورد نظر نسبت به اعتبارسنجی نتایج با استفاده از داده های تجربی معتبر اقدام شده است. برای مدل سازی اثر آشفتگی بر احتراق از مدل ?-pdf و برای مدل سازی آشفتگی از مدل تحقق پذیر k-? استفاده شده است. علاوه بر اثر ابعاد سر مشعل بر جریان احتراقی، اثر به کارگیری سوخت هایی نظیر هیدروژن و ترکیباتی از هیدروژن- هیدروکربن در ابعاد مختلف سر مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. به مطالعه اثر تغییر در مقدار شدت آشفتگی اکسیدکننده در هندسه های مختلف سر مشعل پرداخته شده است. هم چنین اثر مکان های مختلف ورودی اکسیدکننده، دماهای متفاوت دیواره و مقادیر مختلف نسبت هم ارزی بر جریان احتراقی مورد مطالعه قرار گرفته است. مشاهده شد که تغییر در ابعاد سر مشعل بر الگوی ناحیه چرخشی و به دنبال آن بر جریان احتراقی اثرگذار است. افزایش طول سر مشعل باعث کاهش طول شعله و افزایش دمای بیشینه شد. برای سه شعاع مورد بررسی در این پژوهش، یک شعاع بهینه از نظر داشتن کوتاه ترین طول شعله و حداکثر دما یافت شد. هم چنین نتایج نشان داد که به کارگیری ترکیب سوخت های متفاوت و مقادیر مختلف شدت آشفتگی اکسیدکننده ورودی در هندسه های مختلف سر مشعل بر پارامترهای احتراقی اثرات متفاوتی دارد.