شبیه سازی عددی شتاب گیری شعله در پدیده ddt به کمک مدل les/atf/isat

در این رساله با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (les) به مطالعه چند بعدی شتاب گیری شعله در فرآیند ddt (گذار از شعله به تراک) پرداخته شد. به منظور شبیه سازی احتراق زیرشبکه از رویکرد شعله ضخیم شده مصنوعی (atf) استفاده شد. هدف اصلی این رساله مطالعه تأثیر سازوکارهای شیمیایی تفصیلی در شتاب گیری شعله و گذار به تراک می باشد. از آنجایی که در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی تفصیلی هزینه محاسباتی را به شدت افزایش می دهد، از روش جدول سازی درجای تطبیق پذیر (isat) بهره برده شد. بررسی نتایج حاضر نشان می دهند که رویکرد پیشنهادی les/atf/isat از توانایی بالایی در بازتولید پدیده های فیزیکی روی داده در حین فرآیند انتشار شعله و گذار شعله به تراک در انواع محفظه های بدون مانع و مانع دار برخوردار است. مطالعه حاضر نشان داد که اندرکنش شعله با جفت گردابه شکل گرفته در پشت خود، سازوکار اصلی در شکل گیری شعله لاله ای در حین انتشار شعله در یک محفظه بسته می باشد. این جفت گردابه ها حتی در غیاب لایه مرزی نیز به وجود آمده و تأثیر مشابهی بر سطح شعله دارند. از طرفی در بررسی فرآیند شتاب گیری شعله و ddt در لوله بدون مانع نیمه باز مشاهده شد که نقش لایه مرزی از اهمیت خاصی برخوردار است؛ به طوری که با حذف آن شتاب گیری مستمر شعله و ddt محتمل نیست. مطالعه ای نیز که بر روی گذار از یک جت داغ به تراک انجام گرفت نشان داد که ddt درست در پشت ساقه ماخ شکل گرفته در محفظه و در مجاورت دیواره ها روی می دهد. در نهایت به مطالعه شتاب گیری شعله و ddt در کانالی مانع دار با استفاده از سینتیک شیمیایی تفصیلی پرداخته شد. مقایسه نتایج حاضر با نتایج حاصل از مطالعات گذشته، که با استفاده از سینتیک تک مرحله ای انجام گرفته، نشان داد که به منظور دست یابی به مکان دقیق ddt استفاده از سینتیک تفصیلی ضروری بوده و استفاده از سینتیک های تک مرحله ای به پیش بینی زودتر مکان ddt می انجامند. مطالعه ای که در کار حاضر و به صورت کمی بر روی رژیم های احتراق آشفته پیش آمیخته انجام گرفت نشان داد که در مرحله پایانی از انتشار شعله، شعله وارد رژیم نواحی واکنشی ضخیم می شود. از آن جایی که در این رژیم نرخ احتراق آشفته تحت کنترل فرآیندهای شیمیایی می باشد، استفاده از نرخ های واکنشی که مبتنی بر شیمی هستند (نرخ واکنش آرنیوسی) نه تنها در فاز نهایی تبدیل شعله به تراک بلکه در شتاب گیری شعله های سریع نیز ضروری بوده و استفاده از مدل های فلیملت جواب گوی احتراق آشفته روی داده در این نواحی نخواهند بود.