شماره ركورد
34491
پديد آورنده
محمد حبيبي منصورآباد
عنوان
ارزيابي عملكرد مدل احتراقي خمينه توليدي ريزشعله كرنش نيافته براي شبيه سازي يك شعله پيش آميخته تحت توربولانس شديد در قالب رهيافت شبيه سازي گردابه هاي بزرگ
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي هوافضا جلوبرندگي
سال تحصيل
1404
تاريخ دفاع
1404/08/21
استاد راهنما
حجت قاسمي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
در اين پژوهش، رفتار شعلهي پيشآميخته متلاطم در رژيم توربولانس شديد با استفاده از رهيافت شبيهسازي گردابههاي بزرگ (LES) و مدل احتراقي Flamelet Generated Manifold (FGM) مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از انجام اين تحقيق، ارزيابي توانايي مدل FGM در پيشبيني ساختار شعله، موقعيت جبههي واكنش و ميدان سرعت در شرايطي است كه شدت آشفتگي بسيار بالا و عدد كارلويتز در محدودهي بزرگ قرار دارد.
در ابتدا، مرور جامعي بر مباني نظري شعلههاي آرام و متلاطم و تأثير پارامترهاي آشفتگي بر رفتار شعله انجام شد. سپس، روند مدلسازي عددي شامل گسستهسازي معادلات، شرايط مرزي، و روش ايجاد ميدان ورودي توسعهيافته تشريح گرديد. بهمنظور واقعگرايي بيشتر، فرآيند شبيهسازي در سه مرحله انجام شد: شبيهسازي جريان توسعهيافته در لوله، ناحيهي اختلاط، و در نهايت ناحيهي واكنشي.
شبيهسازيها بر اساس مشعل پايلوت دانشگاه سيدني انجام گرفت كه شامل دو لولهي هممركز با قطرهاي داخلي 2٫5 و 7٫5 ميليمتر است. در اين شرايط، جريان مركزي با سرعت 216 متر بر ثانيه و جريان آنالوس با سرعت 88 متر بر ثانيه تزريق شد. مقايسهي نتايج عددي با دادههاي تجربي نشان داد كه مدل FGM توانسته است ميدان سرعت و ساختار گردابهها را با دقت بالا بازتوليد نمايد و مكان تشكيل شعله را بهصورت فيزيكي صحيح پيشبيني كند..
نوآوري اصلي اين تحقيق، بهكارگيري مدل FGM در رژيم توربولانس شديد است؛ دامنهاي كه پيشتر كمتر مورد مطالعه قرار گرفته بود. مدل توسعهيافته توانست علاوه بر پيشبيني دقيق موقعيت شعله، توصيف مناسبي از رفتار اختلاط و ديناميك آشفتگي ارائه دهد. بر اساس نتايج بهدستآمده، ميتوان نتيجه گرفت كه تركيب مدل FGM با رهيافت LES ابزاري توانمند براي شبيهسازي شعلههاي پيشآميخته در شرايط پيچيدهي توربولانسي است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/14
عنوان به انگليسي
Performance evaluation of the unstrained Flamelet Generated Manifold combustion model for simulating a piloted premixed flame subjected to extreme levels of turbulence using Large Eddy Simulation approach
تاريخ بهره برداري
11/19/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمد حبيبي منصوراباد
چكيده به لاتين
In this study, the behavior of a turbulent premixed flame in the severe turbulence regime is investigated using the Large Eddy Simulation (LES) approach and the Flamelet Generated Manifold (FGM) combustion model. The aim of this study is to evaluate the ability of the FGM model to predict the flame structure, reaction front position, and velocity field under conditions where the turbulence intensity is very high and the Karlowitz number is in a large range.
First, a comprehensive review of the theoretical foundations of laminar and turbulent flames and the effect of turbulence parameters on flame behavior was conducted. Then, the numerical modeling process including equation discretization, boundary conditions, and the method of creating the developed inlet field were described. In order to be more realistic, the simulation process was carried out in three stages: simulation of the developed flow in the pipe, the mixing zone, and finally the reaction zone.
The simulations were conducted on the University of Sydney pilot burner, which consists of two concentric tubes with internal diameters of 2.5 and 7.5 mm. In this condition, the central flow was injected at a velocity of 216 m/s and the annular flow at a velocity of 88 m/s. Comparison of the numerical results with experimental data showed that the FGM model was able to reproduce the velocity field and vortex structure with high accuracy and predict the location of flame formation in a physically correct manner.
The main innovation of this research is the application of the FGM model in the severe turbulence regime; a domain that had been less studied before. In addition to accurately predicting the flame position, the developed model was able to provide a suitable description of the mixing behavior and turbulence dynamics. Based on the results obtained, it can be concluded that the combination of the FGM model with the LES approach is a powerful tool for simulating premixed flames in complex turbulent conditions
كليدواژه هاي فارسي
شعله پيش آميخته , توربولانس شديد , رهيافت شبيه سازي گردابه بزرگ , آشفتگي
كليدواژه هاي لاتين
Premixed flame, , extreme turbulence , large eddy simulation approach , turbulence
Author
Mohammad Habibi Mansourabad
SuperVisor
Hojat Ghassemi