28534

احتراق نوساني ابر ذرات دوگانه

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك (تبديل انرژي)

1398

1401/07/30

دكتر مهدي بيدآبادي

مهندسي مكانيك

در سال‌هاي اخير استفاده از ابر ذرات به‌عنوان سوخت بسيار موردتوجه محققان و مهندسان حوزه احتراق قرار گرفته است. باتوجه‌به ويژگي‌هاي احتراقي منحصربه‌فرد هر سوخت، احتراق تك سوخت، آزادي عمل را از پژوهشگران سلب كرده است. ازاين‌رو، پژوهشگران با اهدافي همچون افزايش كيفيت و بازده، كنترل شعله احتراقي و نظير آن، استفاده از احتراق تركيب سوخت‌ها را ترجيح مي‌دهند. به همين منظور، احتراق ابر ذرات سوخت دوگانه به‌صورت هم‌زمان در محفظه احتراق مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پژوهش، ابر ذرات دوگانه شامل ابر ذرات لايكوپوديوم به‌عنوان ذرات احتراقي پايه و ذرات فلزي منيزيم افزوده به‌عنوان سوخت ثانويه به آن است. در اين مطالعه، ابتدا به‌منظور شناخت فرآيند احتراق، ساختار احتراقي ابر ذرات هر سوخت به طور جداگانه با افزودن ترم بسط داده شده تشعشع حرارتي، بررسي و توسعه داده مي‌شود. سپس، رفتار احتراقي ابر ذرات دوگانه لايكوپوديوم و منيزيم در مقايسه با احتراق تك سوخت، مورد بررسي قرار مي‌گيرد و تغييرات دماي ابر ذرات، سرعت سوزش و كسر جرمي سوخت گازي سنجيده مي‌شود. در ادامه، به‌منظور بررسي ناپايداري نوساني در پيشاني شعله‌هاي ابر ذرات، با اعمال يك اغتشاش خارجي بر روي ميدان سرعت شعله، تأثير آن در ايجاد نوسانات در دما و كسر جرمي سوخت گازي بررسي مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه دامنه نوسانات، با افزايش فركانس اغتشاشي خارجي، كاهش مي‌يابد و به سمت ميرايي مي‌رود. همچنين، دامنه نوسانات دما در مقايسه با دامنه نوسانات كسر جرمي، مقادير بزرگ‌تري دارد. علاوه بر اين، احتراق ابر ذرات منيزيم در مقايسه با ابر ذرات لايكوپوديوم، به دليل نرخ واكنش بيشتر احتراق منيزيم، داراي دامنه نوسانات بيشتر است و اين مقدار، با قطر ذرات سوخت رابطه مستقيم و با عدد لوييس سوخت گازي رابطه معكوس دارد.

1402/04/27

Pulsating Combustion of Dual Particles Dust Cloud

10/22/2023 12:00:00 AM

In recent years, the use of dust cloud as a fuel has attracted the attention of researchers and engineers in the field of combustion. Due to the unique combustion characteristics of each fuel, single fuel combustion has deprived researchers of freedom of action. Therefore, researchers prefer the use of fuels combination combustion in order to increase quality and efficiency, control the combustion flame, and etc. For this purpose, the combustion of dual particles dust cloud has been investigated simultaneously in the combustion chamber. In this research, dual particles include lycopodium particles as basic combustion particles and added magnesium metal particles as secondary fuel. In this study, firstly, in order to understand the combustion process, the combustion structure of particles of each fuel is investigated and developed separately by adding the extended term of thermal radiation. Then, the combustion behavior of dual particles dust cloud of lycopodium and magnesium is investigated in comparison with the combustion of single fuel, and the temperature changes of dust cloud, burning velocity and mass fraction of gaseous fuel are measured. Further, in order to investigate the pulsating instability in the flame front of dust cloud, by applying a forced external perturbation on the flame velocity field, its effect on causing oscillations on the flame temperature and mass fraction of gaseous fuel is investigated. The results show that the amplitude of the oscillations decreases with the increase of the external perturbation frequency and goes towards damping. Also, the amplitude of flame temperature oscillations has larger values compared to the amplitude of mass fraction oscillations. In addition, the combustion of magnesium dust cloud compared to lycopodium dust cloud has a higher amplitude of oscillations due to the higher reaction rate of magnesium combustion, and this value has a direct relationship with the diameter of the fuel particles and an inverse relationship with the Lewis number of gaseous fuel.

احتراق نوساني , ابر ذرات , سوخت دوگانه , احتراق منيزيم , احتراق لايكوپوديوم

Pulsating combustion , Dust cloud , Dual particles fuel , Magnesium combustion , Lycopodium combustion

amir mohsen soufeh

mehdi bidabadi