-
شماره ركورد
26762
-
پديد آورنده
پيمان مقصودي كلاردشتي
-
عنوان
مدل سازي احتراق ابر ذرات منيزيم
-
مقطع تحصيلي
دكتري تخصصي (PhD)
-
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك- تبديل انرژي
-
سال تحصيل
1395
-
تاريخ دفاع
1401/4/15
-
استاد راهنما
مهدي بيدآبادي
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
-
چكيده
توليد نوساني، وابستگي جغرافيايي و قابليت ذخيره سازي مرتبط با انرژي هاي تجديدپذير و آلودگي زيست محيطي و گرماي جهاني ناشي از منابع محدود سوخت هاي فسيلي موجب مي شوند تا فلزات به عنوان منابع انرژي جايگزين بررسي شوند. در اين رساله، با در نظر گرفتن فلز منيزيم به عنوان حامل انرژي، رفتار احتراقي آن بررسي مي شود. با ارائه يك مدل جامع چند مرحله اي، احتراق تك ذره منيزيم در محيط هاي اكساينده حاوي گازهاي خنثي نيتروژن، آرگون و هليوم مطالعه مي شود. در اين مدل احتراق هاي همگن و ناهمگن با در نظر گرفتن چهار مرحله مجزا شامل احتراق منيزيم جامد، ذوب منيزيم جامد همزمان با احتراق منيزيم مايع، احتراق قطره و فاز بخار منيزيم بررسي مي شوند. سپس، رفتار ديناميكي ذره متخلخل منيزيم در حال سقوط طي فرايند احتراق به كمك حل عددي و بهينه سازي شبكه عصبي چند لايه ارزيابي مي شود. در ادامه، احتراق پيش آميخته ابر ذرات منيزيم با ارائه ساختار شعله حدي چند ناحيه اي و سه مدل متفاوت مطالعه مي شود. ساختار شعله پيشنهادي از چهار ناحيه پيش گرمايش، پساذوب، پساتبخير و پساشعله و سه جبهه حدي ذوب، تبيخر و شعله تشكيل مي شود. سه مدل مورد بررسي با توجه به حضور و يا عدم حضور اثرات تعادل حرارتي و ديناميكي، تلفات حرارتي محفظه، تشعشع بين نواحي، خواص متغير، ترموفورسيس و براوني دسته بندي مي شوند. در انتها، به كمك مدل هاي ارائه شده، مسير حركت ذرات منيزيم و اكسيد منيزيم مشخص مي شود و نوسانات شعله با اعمال تحريك خارجي به ميدان سرعت ارزيابي مي شوند. نتايج نشان مي دهند كه هنگاميكه كسر جرمي اكسيژن بيشتر از 0/35 باشد، زمان سوزش و حد رقيق اشتعال در محيط حاوي هليوم بيشتر از محيط آرگون است. با افزايش دماي محيط از 300 به 800 كلوين، مقدار حد رقيق اشتعال از 0/16 به 0/03 تقليل مي يابد تا اينكه در محيط با دماي 900 كلوين، شعله اي پايدار و بدون خاموشي ايجاد مي شود. با تغيير گاز خنثي محيط از نيتروژن به هليوم، دامنه نوسانات دما و كسر جرمي به ترتيب 13/3و 16/75 برابر كاهش مي يابند.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/04/29
-
عنوان به انگليسي
Modeling of magnesium dust cloud combustion
-
تاريخ بهره برداري
7/6/2023 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پيمان مقصودي كلاردشتي
-
چكيده به لاتين
Intermittency production, geographical dependence and storage capability associated with renewable energies and environmental pollution and global warming through the limited sources of fossil fuels lead to investigate the metals as alternative energy sources. In this thesis, by considering magnesium as energy carrier, its combustion behavior is examined. By proposing a comprehensive multi-step model, the combustion of single magnesium particle in O2-He, O2-Ar and O2-N2 is scrutinized. In this model, the heterogeneous and homogeneous combustions are examined by considering four distinct stages of combustion of solid magnesium, melting of solid magnesium simultaneously with combustion of liquid magnesium, combustion of droplet and gas phase. Then, dynamic behavior of a falling porous magnesium particle over combustion process is evaluated with the aid of numerical solution and optimization of multi-layer perceptron neural network. Afterwards, the premixed combustion of magnesium dust cloud is studied by presenting a multi-zone asymptotic flame structure and three different models. The considered flame structure consists of four zones including preheat, post-melting, post-vaporization and post-flame and three asymptotic fronts of melting, vaporization and flame. The three models are classified according to the presence or absence of effects of thermal and dynamic equilibrium, combustor heat loss, inter-regional radiation, variable properties, thermophoresis and Brownie. Finally, with the help of the proposed models, the trajectory of magnesium and magnesium oxide particles is determined and the flame oscillations are evaluated by applying external perturbation to the velocity field. For oxygen mass fractions greater than 0.35, the burning time and lean flammability limit (LFL) of He-O2 are greater than those of Ar-O2. The increase in the ambient temperature from 300 to 800 K declines the LFL from 0.16 to 0.03; at 900 K, the flame gets stable and has no extinction. By changing the inert gas of the medium from nitrogen to helium, the amplitude of temperature and mass fraction fluctuations reduce by 13.3 and 16.75 times, respectively.
-
كليدواژه هاي فارسي
منيزيم , ابر ذرات , احتراق پيش آميخته , رديابي , نوسان , حد رقيق اشتعال
-
كليدواژه هاي لاتين
magnesium , Dust Cloud , premixed combustion , trajectory , oscillation , Lean Flammability Limit
-
Author
Peiman Maghsoodi
-
SuperVisor
Dr. Bidabadi
-
لينک به اين مدرک :