شماره ركورد
33803
پديد آورنده
محمد يونسي
عنوان
استفاده از گرمايش ديناميك گازي براي شروع احتراق
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك تبديل انرژي
سال تحصيل
1394
تاريخ دفاع
1404/07/08
استاد راهنما
دكتر حجت قاسمي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
در لوله هارتمن-اسپرنگر، مواجهه جريان جت فرومنبسط با يك لوله ته بسته، موجب ايجاد صوت شديد در محيط به همراه افزايش دماي گاز در انتهاي لوله ميشود. در اين رساله، به فرآيند افزايش دما در اثر اين پديده، به منظور سنجش پتانسيل آن براي شروع احتراق، پرداخته شده است. بنابراين دو روش تجربي و شبيهسازي عددي اتخاذ گرديد. در روش تجربي، اثر عوامل موثر در مسئله مانند شرايط هندسي و شرايط عملكردي بر دماي گاز در انتهاي لوله، در يك مجموعه آزمايشگاهي بررسي شد. با آن كه محدوديتهاي اندازهگيري مانع ثبت سريع دما بود، حداكثر دماي740 درجه سلسيوس ثبت گرديد. نشانههاي تجربي ديگر، افزايش سريع دما، در حد كسري از ثانيه را تاييد ميكنند. با آزمونهاي متعدد تجربي نشان داده شد كه دماي حاصله قابليت افروزش سوختهاي گازي و جامد را دارد. به دليل محدوديتهاي سختافزاري، برخي از شرايط عملكردي در روش تجربي قابل بررسي نبوده لذا شبيهسازي عددي مورد استفاده قرار گرفت. در بخش شبيهسازي عددي، معادلات ناوير-استوكس متوسطگيري شده رينولدز، براي هندسه و شرايط عملكردي مختلف حل شدند. ابتدا، وجود حجمي از گاز كه در انتهاي لوله محبوس است و جزئيات آن، با شبيهسازي عددي بررسي گرديد. با بهكارگيري دو گاز مختلف، نشان داده شد كه همواره بخشي از گاز بهصورت مجزا از جريان جت ورودي، در انتهاي لوله محبوس است. تراكم و انبساط حجم محبوس و عبور امواج تراكمي و فنهاي انبساطي به طور پيوسته درون آن، منجر به افزايش دماي گاز محبوس ميشوند. تاييد شد كه به مرور زمان، نفوذ گاز ورودي به بخش انتهايي لوله و خروج بخشي از گازهاي اين ناحيه به همراه امواج انبساطي، موجب ميگردد تا حداكثر دماي قابل انتظار، بهدست نيايد. همچنين نشان داده شد كه اثر شكل لوله، به ويژه شكل انتهاي بسته آن، مرتبط با حجم گاز محبوس است و هر چه حجم گاز محبوس كمتر باشد، افزايش دما بيشتر خواهد بود. در ادامه اثر نوع گاز بر گرمايش ايجاد شده، به كمك شبيهسازي عددي بررسي و تاييد شد كه نسبت گرماهاي ويژه و جرم مولكولي گاز در گرمايش نقش بازي ميكنند؛ طوري كه گازهاي تكاتمي با نسبت گرماهاي ويژه بزرگتر، بيشترين افزايش دما را به دست ميدهند و اگر تركيبي از اين دو پارامتر در زمان گذراي پديده ضرب شود، رفتار همه گازها، تقريبا همگام است. در بخش ديگر، خوداشتعالي مخلوط استوكيومتريك پيشآميختهاي از هيدروژن و اكسيژن، با شبيهسازي عددي بررسي گرديد. براي اين منظور از يك ساز و كار شيميايي اسكلتي با قابليت پوشش فرآيندهاي آغازش و خاموشي، متشكل از 14 واكنش و 8 گونه، استفاده شد. زمان تاخير در آغازش براي شرايط مختلف، بررسي و از اين راه بهترين شرايط براي آغازش تعيين گرديد. نشان داده شد كه هندسه مورد استفاده صرفا در يك مقدار فشار ورودي، داراي كمترين مقدار تاخير احتراق ميباشد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/22
عنوان به انگليسي
Gas Dynamic Heating Usage for Starting Combustion
تاريخ بهره برداري
9/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد يونسي
چكيده به لاتين
In the Hartmann-Sprenger tube, the encounter of a sub-expanded jet flow with a closed-end tube causes a strong sound in the environment along with an increase in the gas temperature at the end of the tube. In this thesis, the process of temperature increase due to this phenomenon is studied in order to measure its potential for starting combustion. Therefore, two experimental methods and numerical simulation were adopted. In the experimental method, the effect of factors affecting the problem, such as geometric conditions and operational conditions, on the gas temperature at the end of the tube was investigated in a laboratory set. Although measurement limitations prevented rapid temperature recording, a maximum temperature of 740 degrees Celsius was recorded. Other experimental indications confirm the rapid temperature increase in a fraction of a second. It was shown by numerous experimental tests that the resulting temperature can ignite gaseous and solid fuels. Due to hardware limitations, some of the operational conditions could not be examined in the experimental method, so numerical simulation was used. In the numerical simulation section, the averaged Reynolds-Navier-Stokes equations were solved for different geometries and operating conditions. First, the existence of a volume of gas trapped at the end of the tube and its details were investigated by numerical simulation. By using two different gases, it was shown that a part of the gas is always trapped at the end of the tube, separately from the inlet jet flow. The compression and expansion of the trapped volume and the passage of compression waves and expansion fans continuously inside it lead to an increase in the temperature of the trapped gas. It was confirmed that over time, the penetration of the inlet gas into the end of the tube and the exit of part of the gases from this area, along with the expansion wave, cause the maximum expected temperature not to be achieved. It was also shown that the effect of the shape of the tube, especially the shape of its closed end, is related to the volume of trapped gas, and the smaller the volume of trapped gas, the greater the temperature increase. Next, the effect of the gas type on the heating generated was investigated using numerical simulation and it was confirmed that the ratio of specific heats and the molecular mass of the gas play a role in heating; so that monoatomic gases with larger specific heat ratios give the highest temperature increase and if the combination of these two parameters is multiplied by the transient time of the phenomenon, the behavior of all gases is almost synchronous. In another part, the autoignition of a premixed stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen was investigated using numerical simulation. For this purpose, a skeletal chemical mechanism capable of covering the processes of its initiation and extinction, consisting of 14 reactions and 8 species, was used. The delay time in its initiation for different conditions was investigated, and in this way, the best conditions for its initiation were determined. It was shown that the geometry used only at a single inlet pressure value has the lowest ignition delay.
كليدواژه هاي فارسي
گرمايش ديناميك گازي , هارتمن اسپرنگر , لوله تشديد , اشتعال تشديدي , گيرانه تشديدي
كليدواژه هاي لاتين
Gas dynamic heating , Hartmann-Sprenger , Resonance tube , Resonance ignition , Acoustic igniter
Author
Mohammad Younesi
SuperVisor
Hojat Ghassemi