شبیه سازی عددی جریان احتراقی و تولید آلاینده های nox و دوده در دیفیوزها و مسیرهای همگرا و واگرا

در این پژوهش جریان مغشوش احتراقی در دیفیوزر و مجرایهمگرا- واگراو خارج از آن ها و همچنین مدل سازی آلاینده های و دوده به روش عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. انقباض و انبساط شبکه محاسباتی و تطبیق آن بر میدان جریان و همچنین توزیع مناسب گره در داخل ناحیه حل با استفاده از دستگاه مختصات ون میزز،که یکی از مولفه های مختصاتی آن خطوط جریان می باشند، با یک تابع گسترش مرز انجام شده است. در این دستگاه، معادلات بقای جرم، اندازه حرکت، انرژی و گونه های شیمیایی به شکل عمومی نوشته می شود. ماهیت معادلات دیفرانسیل حاکم از نوع پارابولیک می باشد. همچنین جریانی که در این تحقیق در نظر گرفته شده، یک جریان غیر قابل تراکم با سیال قابل تراکم می باشد. از این رو معادلات حاکم با استفاده از روش گام به گام مکانی حل می شوند. معادلات گسسته جبری با استفاده از انتگرالگیری معادلات دیفرانسیل روی المان های حجم به دست می آیند. این معادلات که مقدار متغیر را در هر گره به مقادیر متغیر درگره های بالادست و مجاور (بجز پایین دست) ارتباط می دهند، با استفاده از الگوریتم ماتریس سه قطری (tdma) حل می شوند. رفتار جریان در مجاورت دیوار با استفاده از روش توابع دیوار محاسبه می شود. مدل اغتشاشی که در نظر گرفته شده مدل طول اختلاط پرانتل است. مدل سازی فرایند احتراق یعنی محاسبه نرخ مصرف سوخت و آزاد شدن انرژی ناشی از آن با استفاده از مدل آرنیوس و مدل شکست گردابه انجام می شود. مکانیسم حرارتی(زلدوویچ) جهت مدل سازی تشکیل استفاده شده است.دما و غلظت بالای اکسیژن از عوامل مهم دراین مکانیزم هستند و تقریباً دراکثر فرایندهای احتراقی مطرح می باشد. برای یافتن شدت تولید در طی تحول احتراق ،معادله بقاء کسر جرمی را حل می نماییموبا یافتن شدت واکنش ها به سمت جلو و در جهت عکس در مکانیزم زلدوویچ، جمله منبع ایجاد شده و نهایتاً کسر جرمی را پیدا می کنیم. به منظور مدل سازی فرایندهای تشکیل و احتراق دوده به ترتیب مدل های خان-گریوز و مگنسن- هرتاگر به کار گرفته شده است. نتایج به دست آمده اثر مهم زاویه واگرایی حدی را بر ضریب بازیافت فشار نشان می دهد. به دلیل وابستگی شدید آلاینده به دمای ماکزیمم شعله، با افزایش دمای ماکزیمم، میزان آلاینده نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش دما میزان تشکیل دوده افزایش می یابد از طرفی دمای بالای محفظه احتراق سبب احتراق دوده و کاهش آن در خروجی می گردد