17918

17918

مدل سازي احتراق غير پيش آميخته ابر ذرات ارگانيك

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

شهريور ماه 1396

دكتر مهدي بيدآبادي

مكانيك

احتراق ذرات ارگانيك يك فرايند فيزيكي و شيميايي پيچيده است كه همزمان شامل انتقال گرما، جرم، تغيير فاز و واكنش شيميايي مي باشد. احتراق مخلوط هاي غير همگن شامل ذرات احتراق پذير و اكساينده در زمينه هاي فراوان مهندسي و ايمني كاربرد دارد و از اين رو نياز به مطالعات آزمايشگاهي و تئوري بر روي اين زمينه از پديده احتراق احساس مي شود. مكانيزم¬هاي احتراق مخلوط هاي دو فازي كه با تحقيقات احتراق ابر ذرات ارگانيك در هندسه هايي از جمله جريان متقابل درگير است هنوز كاملاً شناخته نشده است.با توجه به اهميت موضوع در اين پايان¬نامه تلاش بر آن بوده است كه در جهت بهبود شناخت پديده هاي احتراق ذرات گامي موثر برداشته شود. روند كار در اين پايان‌نامه بدين صورت است كه در فصل‌هاي اول و دوم، به مروري بر ادبيات موضوع و كارهاي صورت گرفته در حوزه‌ي احتراق ذرات و احتراق جريان متقابل پرداخته مي‌شود. فصل‌ سوم شامل مدل‌سازي احتراق جريان متقابل غير پيش آميخته( نفوذي) با فرض ناحيه‌ي نازك حدي تبخير مي‌باشد. با اين فرض كه ابر ذرات به عنوان سوخت جامد و هوا به عنوان اكساينده از دو نازل مختلف هم‌محور در دو سوي صفحه‌ي سكون، به سمت اين صفحه حركت مي‌كنند. فرض مي‌شود كه ذرات در ابتدا تبخير مي‌شوند تا سوخت گازي با ساختار شيميايي معيني را توليد نمايند و اين سوخت گازي وارد فرآيند واكنش با اكساينده شود.در فصل چهارم، مدلسازي ترم تشعشع حرارتي در هندسه جريان متقابل ابر ذرات نفوذي انجام شده است.در اين فصل همانند فصل قبل معادلات بقا با شرايط مرزي مشخص با در نظر گرفتن انتقال حرارت تشعشعي در نواحي مختلف حل مي‌شوند و با حالتي كه انتقال حرارت تشعشي در نظر گرفته نشده مقايسه مي گردند. در فصل پنجم اثر نيروي ترموفورتيك در هندسه جريان متقابل در احتراق ابر ذرات ارگانيك به صورت تحليلي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته شده، در اين فصل فرض شده است كه عمل تبخير در يك ناحيه ي مشخص غير حدي اتفاق مي افتد. بدين منظور با حل معادلات بقا در نواحي مربوطه و منظور كردن اثرات نيروي ترموفورتيك، تاثير پارامترهاي مختلف سنجيده مي شوند. در فصل ششم به ارائه مدلي جديد براي بررسي رفتار شعله نوساني در مختصات بي بعد اغتشاشي زمان- مكان پرداخته شده است. به طوريكه تمام متغيرها به صورت مجموع حل پايا و يك اغتشاش هارمونيك كوچك نوشته مي شوند و در نهايت حل هاي وابسته به زمان, با استفاده از روش اغتشاشات كوچك مورد تحليل قرار مي گيرند. درانتها و در فصل هفتم، جمع‌بندي از كار صورت گرفته و پيشنهاداتي براي ادامه‌ي كار مطرح مي‌شود.

1396/07/24

1/1/1900 12:00:00 AM

Combustion of organic particles is a complex physical and chemical process that simultaneously involves the mass and heat transfer, phase change and chemical reaction. Combustion of heterogeneous mixtures, including combustible and oxidizing particles, is used in many engineering and safety fields. Therefore, experimental and theoretical studies on this field of combustion phenomena are needed. The combustion mechanisms of two-phase mixtures that are involved with the combustion research of organic dust cloud in geometries such as counter-flow still are not fully understood. Due to the importance of the in this thesis subject, efforts have been made to improve the phenomena of particles combustion cognition are an effective step. The process in this thesis is like, that in the first and second chapters, an overview of the subject literature and former studies on this field of particles combustion and counterflow combustion are discussed. The third chapter includes non-premixed (diffusion flame) counterflow modeling with the assumption of thin asymptotic front vaporization.It is assumed that dust cloud as fuel and air as oxidizer, move toward stagnation plane from two opposed jet. It is assumed that the dust cloud as fuel, vaporize to form a gaseous fuel to oxidizer with air. In chapter four, the thermal radiation modeling has been carried out in the geometry of diffusive dust cloud counter flow. At this chapter, as the previous chapter, the conservation equation with different boundary conditions are solved, regarding to radiation heat transfer in a different region and these results are compared to without radiation results. In fifth chapter, the effect of the thermophoretic force on counterflow geometry in the combustion of organic dust cloud has been investigated analytically. It has been assumed in this chapter that vaporization occurs in a specific non asymptotic region (vaporization zone). For this purpose, the effect of different parameters is measured with solving the conservation equations in respective regions and adding the thermophoretic force effect. In the sixth chapter, a new model is presented to study the fluctuating flame behavior in the dimensionless coordinates of time-space disturbance. So that all variables are written as a general solvable solution and a small harmonic disturbance, and finally, time dependent solutions are analyzed by using the perturbation method. Finaly, in the seventh chapter, the work concluded and suggestions for future works, proposed.