30513

بررسي عددي تاثير افزودن هيدروژن به متان در انتقال حرارت ديواره محفظه احتراق يك موتور توربيني

كارشناسي ارشد

مهندسي هوافضا

1400

1402/11/25

دكتر اميرمهدي تحسيني

مكانيك

در اين مطالعه اثرات افزودن هيدروژن به سوخت متان در يك توربين گاز صنعتي كه تحت فشار 15 بار و يك محفظه احتراق آزمايشگاهي كه در فشار اتمسفريك و با سوخت گاز طبيعي كار مي‌كنند؛ به صورت عددي مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات جريان واكنشي و چرخشي در حالت پايا و با استفاده از نرم‌افزار شبيه‌سازي تجاري فلوئنت حل شده‌اند. از مدل توربولانسي k-استاندارد همراه با مدل‌هاي Finite Rate و EDC به عنوان مدل احتراق براي شبيه‌سازي استفاده شده است. مكانيزم جزئي متان 2.11 GRI-Mech براي شبيه‌سازي شيمي احتراق سوخت متان - هيدروژن به كار گرفته شده ‌است. در اين مطالعه رفتار انتقال حرارت جابه‌جايي بر روي ديواره‌ي محفظه در اثر افزودن هيدروژن بر دو محفظه احتراق در فشار مختلف بررسي مي‌گردد. براي مشاهده دقيق اثرات و محدوديت‌هاي احتمالي در اثر افزايش درصد هيدروژن در سوخت پارامترهايي نظير دما، سرعت، شكل و محل شعله با حفظ دماي خروجي مورد بررسي قرار گرفته‌اند.

1402/12/02

Numerical Investigation of the Hydrogen Addition Effects on Combustion Chamber Wall Heat flux of the TurboEngine

2/13/2025 12:00:00 AM

This paper reports a numerical investigation of adding hydrogen fuel to reacting swirling flow in an industrial gas turbine burner operating at a pressure of 15 bar and the experimental gas turbine operating at atmospheric pressure. The numerical simulation is carried out using Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) technique with turbulence model using the k-ε model with GRI-Mech 2.11 reaction mechanism. The turbulence-chemistry interaction scheme is modeled using Finite Rate and Eddy Dissipation Concept model with the partially stirred reactor (PaSR) combustion model. The combustor is operated with air and methane mixture at a global equivalence ratio of Φ = 0.6068 for SGT-100 and 0.5 for the experimental one. Good agreement is found between RANS results and experimental data, in particular axial and radial velocity profiles, temperature and Methane concentration profiles. Parameters such as temperature, axial velocity, flame position are scrutinized while keeping the outlet temperature constant. The effect of H_2 addition on the convective heat transfer of the combustor walls have been investigated.

انتقال حرارت جابه‌جايي , سوخت هيدروژن , مفهوم اضمحلال گردابه اي , نرخ محدود

Convective Heat Transfer , Finite Rate , Eddy Dissipation Concept , Hydrogen Fuel

fatemeh fayazi

dr tahsini