مدلسازی و بررسی تحلیلی جریان حرارتی سیال و احتراق درون یک دیگ بخار

ساز و کار احتراق سوخت و اکسید کننده در انواع محفظه های احتراق، عمده ترین عامل تولیدکننده انرژی شناخته شده است و صرفه جویی در مصرف سوخت، کنترل انتشار آلاینده ها و عزم به منظور بهبود و عرضه مناسب ترین شرایط تولید و مصرف انرژی، محرک تحقیقات تجربی و تئوریک فراوانی در مبحث احتراق و ارائه فناوری های نو در سال های اخیر بوده است. در این پایان نامه جریان احتراقی و حرارتی سیال سوخت و اکسید کننده در یک محیط، شامل نازل های ورودی و محفظه احتراق دیگ بخار بررسی خواهد شد. محفظه احتراق، حاوی جریان احتراقی موسوم به بی شعله بوده که با تمرکز بر مدلسازی فرآیند احتراق توسط مطالعات ترموسینتیکی در کنار حل دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این رابطه، به منظور ساده سازی مکانیزم شیمیایی برای مدلسازی جریان در این رژیم، ابتدا با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی جریان، مکانیزم کامل ارائه شده برای احتراق سوخت گازی پایه متان و ترکیبات متان/ هیدروژن، با زیرمکانیزم های حاوی اکسیدهای نیتروژن، بررسی خواهند شد. فرآیند ساده سازی و کاهش مکانیزم با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش محاسباتی صفر بعدی انجام شده، پس از حصول اطمینان از کارآیی در شرایط استاندارد، در مدلسازی محفظه احتراق با تحلیل های شیمی جزئی، به کار گرفته می شوند. نتایج این بررسی نشان می دهد که مکانیزم کاهش یافته برای احتراق سوخت گازی، در مدلسازی احتراق از مکانیزم های چند مرحله ای ساده و روش شیمی تعادلی موفق تر بوده و در پیش بینی کمیت های مهم جریان در محفظه احتراق، علاوه بر صرفه جویی در هزینه محاسباتی، نتایج مکانیزم مرجع را به درستی شبیه سازی می کند. علاوه بر این مطالعه اثر ترکیب سوخت بر جریان نشان می دهد، وجود ترکیبات هیدروژن در سوخت ورودی بدون نیاز به پیش گرمایش جت ورودی، مقادیر آلایندگی بسیار اندکی داشته که نشان از باقی ماندن رژیم جریان در محدوده احتراق بی شعله است.