13906

13906

مدل سازي اثر افزودني ها بر انتشار شعله ابر ذرات جريان متقابل

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي

دي ماه 1393

دي ماه 1393

دكتر مهدي بيدآبادي

چكيده اخيراً بررسي احتراق ذرات با هدف تأمين ايمني محيط كار در صنايعي كه در آن‌ها امكان رخ دادن انفجار وجود دارد و كاربرد احتراق ذرات در سامانه‌هاي پيشرانش، مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. پيكره‌بندي جريان متقابل ساده و‌ قابل‌كنترل‌ است و مي‌توان آن را با دقتي بالا مدل‌سازي نمود. بنابراين، مي‌تواند به‌صورت موازي جهت مدل‌سازي و آزمايش‌هاي تجربي استفاده شود. همچنين مسئله احتراق مخلوط سوخت¬ها و استفاده از افزودني¬ها باهدف دستيابي به سوخت¬هايي با پارامتر¬هاي احتراقي بهينه، از جهت افزايش ايمني و افزايش سرعت سوزش رسيدن به سوخت با خواص مطلوب، مورد توجه است. در اين تحقيق، يك مدل تحليلي چند ناحيه‌اي براي مطالعه¬ي ساختار احتراق جريان متقابل شامل ذرات سوخت قابل تبخير، ارائه‌شده است. به‌منظور ارائه يك مدل تحليلي مناسب، پيشاني شعله (ناحيۀ سوخته نشده) به چهار ناحيه تقسيم مي¬شود: پيش¬گرمايش اول، خشك شدن ذره، پيش‌گرمايش دوم و ناحيۀ تبخير مواد فرار. بنابراين با در نظر گرفتن نواحي شعله و پس از شعله، كل نواحي محفظه احتراقي را به شش ناحيه تقسيم‌بندي مي¬شود.در مدل پيوسته شش ناحيه اثر فراريت سوخت با فرض تبخير شدن سوخت و تبديل شدن به سوخت گازي بررسي مي¬شود. معادلات بقاي حاكم بر نواحي مختلف محفظه احتراق نوشته‌شده و با اعمال شرايط مرزي مربوطه و در حالت حدي عدد زلدوويچ بزرگ، حل‌شده‌اند. در ادامه با استفاده از پروفيل دمايي حاصل از مدل شش ناحيه¬اي و مكانيزم تشكيل اكسيد نيتروژن حرارتي به بررسي چگونگي و ميزان توليد اكسيد¬هاي نيتروژن پرداخته‌شده است. پروفيل ميزان اكسيد نيتروژن با استفاده از معادله بقاي جرم در ساختار جريان متقابل ارائه‌شده است. درنهايت مدلي جهت احتراق افزودني¬هاي فلزي احتراق ذرات ارائه‌شده است. احتراق آلومينيوم به‌عنوان سوخت اصلي و ذرات بور به‌عنوانافزودني به آلومينيوم فرض شده است. درنهايت سرعت انتشار شعله مخلوط آلومينيوم-بور نسبت به‌سرعت انتشار شعله آلومينيوم خالص با نتايج تجربي مقايسه شده است. واژه‌هاي كليدي: احتراق ذرات جريان متقابل،مدل‌سازي گسسته، سرعت سوزش، افزودني سوخت.