تحلیل عددی برگشت شعله آرام در محفظه احتراق پیش مخلوط

امروزه به علت شرایط زیست محیطی، کاهش گازهای آلاینده حاصل احتراق یا اکسیدهای نیتروژن در توربینهای گازی یکی از فاکتورهای تعیین کننده در طراحی محقظه احتراق به حساب می آید. یکی از متداولترین تکنیکها برای کاهش گازهای آلاینده، استفاده از سیستم احتراقی پیش مخلوط با نسبت سوخت به هوای پایین می باشد. با این وجود, این سیستمها نسبت به انتشار ناگهانی شعله بداخل لوله پیش مخلوط یا برگشت شعله بسیار حساسند. لذا پیش بینی پدیده برگشت شعله می تواند در طراحی و کنترل شعله در اینگونه محفظه های احتراقی و جلوگیری از حوادث خطرآفرین موثر واقع شود.در این مطالعه که بصورت عددی انجام شده است، محدوده رگشت شعله وساختار شعله در ناحیه برگشته مورد بررسی قرار می گیرد. مدل ریاضی شامل معادلات بقای جرم، بقای ممنتوم، بقای انرژی و بقای اجزاء می باشد. احتراق نیز بصورت واکنش یک مرحله ای برای مخلوط متان و هوا فرض می شود. این مطالعه در دو مرحله انجام می شود، در مرحله اول تحلیل بصورت گذرا انجام شده تا جایی که شعله وارد لوله پیش مخلوط شود و گرادیان سرعت بحرانی(محدوده برگشت شعله) برای نسبت سوخت به هوا مختلف و در شعاعهای مختلف تیوب بدست آید. همچنین محدوده ای از جریان که به ازای آن شعله ناپایدار است نیز در این مرحله بدست می آید. در مرحله دوم با کاهش بیشتر نرخ جریان ورودی به محفظه، یک شعله برگشته در ناحیه پیش مخلوط نزدیک دیواره ایجاد می شود که با مطالعه شعله برگشته در داخل لوله پیش مخلوط، ساختار شعله برگشته در نزدیک دیواره بدست می آید. با توجه به اینکه پیش بینی برگشت شعله بصورت تجربی بسیار خطرناک است، مطالعه عددی آن می تواند در شناسایی هرچه بیشتر این پدیده و همچنین توسعه سیستمهای احتراقی پیش مخلوط مفید واقع شود.