مدل سازی و مطالعه احتراق آشفته غیر پیش آمیخته و بررسی میزان تولید اکسیدهای نیتروژن در یک محفظه احتراق

با توجه به نقش مهم محفظه های احتراق در صنایع مختلف و عامل کنترل مصرف سوخت توجه به افزایش راندمان و کاهش آلودگی در این سیستم ها یک ضرورت محسوب می شود. در رساله حاضر احتراق غیرپیش آمیخته به عنوان یک نمونه کاربردی متداول در صنعت مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. بدین منظور یک محفظه احتراق استوانه ای با تقارن محوری و هندسه ساده و متداول در صنایع احتراقی درنظر گرفته شده و احتراق آشفته سوخت گازی با هوا یا اکسیژن در آن مورد مطالعه قرار گرفته است. جریان پیوسته سوخت از یک مجرای محوری مرکزی و جریان اکسید کننده از یک مجرای حلقوی اطراف مجرای سوخت وارد محفظه می شوند. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی، اندازه حرکت، انرژی و جزءها با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شده اند. برای مدل سازی اثر آشفتگی بر احتراق از مدل تأیید اعتبار شده ?-pdf استفاده شده است. به کارگیری این مدل در احتراق آشفته و غیر پیش آمیخته نتایج رضایت بخشی به همراه داشته است. دو مدل دو معادله ای آشفتگی مورد استفاده قرار گرفته و نتایج هر یک با داده های تجربی مقایسه شده است. شعله های اکسیژن سوز و هواسوز و پارامترهای موثر بر آن ها به طور مجزا بررسی شده اند و راهکارهای مختلف افزایش انتقال حرارت، افزایش راندمان و کاهش آلایندگی مورد مطالعه قرار گرفته اند. همچنین اثر به کارگیری سوخت های مخلوط هیدروژن و هیدروکربن در کاهش تولید آلاینده ها بررسی شده اند. با افزایش مقدار هیدروکربن به هیدروژن از غلظت اکسیدهای نیتروژن تولید شده کاسته شد. مشاهده شده است که تغییر در زاویه ورود و آشفتگی ورودی اکسیدکننده بر نرخ تولید آلاینده اکسید نیتروژن اثرگذار است. همچنین به عنوان یک نتیجه مهم، مشاهده شده است که در شعله های اکسیژن سوز با استفاده از دمای شعله آدیاباتیک و بدون استفاده از شبیه سازی عددی می توان تغییرات تولید آلاینده اکسید نیتروژن را پیش بینی کرد.