18004

18004

مدل‌سازي احتراق غير پيش‌ آميخته ابر ذرات فلزي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

مهرماه 1396

دكتر مهدي بيدآبادي

مكانيك

هدف از اين پژوهش، مدل‌سازي احتراق غيرپيش‌آميخته ابرذرات فلزي در يك هندسه جريان متقابل است. بدين منظور، با فرض جريان آرام، يك‌بعدي و پايا و با توجه به فيزيك مساله و با حل معادلات رياضي مربوط به بقاي انرژي و گونه‌هاي دخيل در واكنش، دو مدل كلي برپايه تحليل ناحيه واكنش ارائه شد. ابتدا ناحيه واكنش به‌صورت حدي درنظر گرفته شد و تاثير پارامترهايي مانند عدد لوييس اكساينده، قطر و غلظت ابر ذرات بر مشخصات احتراقي بررسي شد. در مدل دوم، به‌وسيله مدل سوزش آرنيوسي، تمركزي بر ناحيه واكنش صورت گرفت و مدل دقيق‌تري براي اين مساله عنوان شد. همچنين به‌منظور فهم هرچه بهتر فيزيك مساله، با تحليل معادله لاگرانژي نيروهاي وارد بر ذره در دامنه احتراقي، مسير حركت ذره فلز از ابتداي ناحيه پيش‌گرم تا هنگام خروج از دامنه‌ي تحت بررسي مشخص گشت. با مقايسه نتايج حاصل از دو مدل پيشنهادي با داده‌هاي آزمايشگاهي موجود، مشخص شد كه مدل سه‌ناحيه‌اي ارائه شده از تطابق بهتري با واقعيت برخوردار است و مدل دوناحيه‌اي در پيش‌بيني پارامترهاي مشخصي از احتراق غيرپيش‌آميخته ابرذرات فلزي ناتوان است.

1396/08/10

11/1/2017 12:00:00 AM

The purpose of this study is to mathematically model the non-premixed steady one directional laminar flame of metallic dust in a counterflow. For this purpose, according to the physics of the problem, two separate models based on the different reaction zones are presented by means of solving the energy and species conservation equations. At first, the reaction zone was considered to be extremely thin and the effects of oxidizer Lewis number, particle diameter and dust concentration on the combustion characteristics were investigated. Then, focusing on the reaction zone by Arrhenius reaction model, a more precise model was proposed. Also, in order to gain a better understanding of the problem, by analyzing the Lagrangian equation of forces exerted on the particle during combustion, the path of the particles through the combustion area was investigated. By comparing the results of the two proposed models with the available experimental data, it was found that the three-zone model has better correlation with the reality and the two-zone model is incapable of predicting certain parameters of the combustion of metallic dust.