پژوهش صورت‌گرفته مشتمل بر هشت فصل مي‌باشد كه دو فصل اول آن، شامل مقدمه و مروري بر منابع و پژوهش‌هاي انجام‌ شده در حوزه احتراق جريان متقابل ابر ذرات ارگانيك و غير ارگانيك است. در فصل سوم، در بخش مربوط به مدل‎سازي احتراق جريان متقابل غيرآدياباتيك و غيرپيش‎آميخته ابر ذرات ارگانيك با فرض تبخير و خشك شدن در يك ناحيه حدي، معادلات بقاي كسر جرمي سوخت گازي، سوخت جامد، اكساينده و بقاي انرژي حل شده ‌است. دما و موقعيت تشكيل شعله بسته به وجود ترم تلفات حرارتي، تغيير در اعداد لوئيس سوخت و اكساينده، غلظت‌هاي مختلف جرمي، نسبت‌هاي مختلف هم‌ارزي و قطرهاي مختلف اوليه ذرات مختلف رسم شده‌اند و روند تغييرات موقعيت و دماي شعله برحسب پارامترهاي فوق مشخص شدند. در فصل چهارم، يك مطالعه دقيق بر انتشار شعله ناپايا و پديده نوسان سرعت شعله انجام گرفته است كه در آن، مدل¬سازي شامل بررسي قوانين بقاي ناپايا و وابسته به زمان براي فاز گاز و جامد (ذره) در مختصات كروي است. همچنين روابط فاز ذره نيز شامل فعل و انفعالات دو فازي در معادله مومنتوم با در نظرگيري نيروي درگ و ترموفورتيك بدست آمده از گراديان دماي فاز گاز است، صورت گرفته است. در فصل بعدي، مدل‎سازي احتراق ابر ذرات غير ارگانيك (فلز تيتانيوم) صورت پذيرفته است. با توجه به اين‌كه سوخت مورد نظر در اين پژوهش، ابر ذرات تيتانيوم است، فرض بر آن گرفته شده است كه همه ذرات جامد پس از رسيدن به دماي اشتعال در يك ناحيه حدي، سوخته و به فرآورده‌هاي احتراق تبديل مي‌شوند. سپس محصولات احتراق شروع به تغيير استحاله به فاز مايع در ناحيه ذوب و نيز تغيير فاز به حالت گازي‌شكل در ناحيه تبخير مي‌كنند. در فصل ششم، همان مدل‌سازي قبلي را تعميم داده و اثر ترم‌هاي تلفات حرارتي كه ناشي از انتقال حرارت جابجايي و تشعشعي مي‌باشد، در معادلات بقاي انرژي گنجانده شده است. در فصل هفتم، مسير حركت ذرات تيتانيوم در احتراق جريان متقابل غيرپيش‌آميخته با توجه به حضور نيروهايي همچون وزن، درگ، شناوري و ترموفورتيك در دو حالت آدياباتيك و غيرآدياباتيك بررسي مي‌گردد. سرانجام در فصل هشتم، جمع‌بندي از كار صورت گرفته و پيشنهادهايي براي ادامه كار مطرح مي‌شود.

1397/10/10

Multi-Zone Non-adiabatic Modeling of Dust Cloud Combustion

1/2/2019 12:00:00 AM

Due to the important advantageous of non-premixed flames such as desirable controllability and low explosion probability, reliable and accurate analysis of the flames can be highly beneficial for different industries. The main goal of this study is to develop a promising analytical model for non-adiabatic counter-flow non-premixed flames fueled by volatile biomass particles using an asymptotic method. In order to introduce a proper model for the structure and propagation of the flames, a multi-zone combustion including preheat zone, drying zone, vaporization zone, reaction zone and oxidizer zone, is considered. In this analysis, lycopodium particles and air are introduced as the volatile biomass fuel and oxidizer, respectively. Initially, dimensionalized and non-dimensionalized forms of mass and energy conservation equations are comprehensively derived for each zone taking into account a heat loss term and reliable dimensionless parameters. Afterwards, non-dimensionalized equations are solved by applying accurate boundary and jump conditions. Mathematica and Matlab software are used for solving the governing equations. Finally, variations of flame temperature, flame sheet position, fuel and oxidizer mass fractions with fuel and oxidizer Lewis numbers, mass particle concentration, particle size, equivalence ratio and heat loss effect are elaborately discussed.