20057

۲۰۰۵۷

تحليل انتقال حرارت تشعشعي در جريان‌هاي واكنشي آشفته از نوع شعله غير پيش‌آميخته

ﮐﺎرﺷﻨﺎﺳﯽ ارﺷﺪ

تبديل انرژي

۱۳۹۴

۱۳۹۷/۸/۲۷

دكتر فرزاد بازديدي طهراني

مكانيك

هدف اصلي در پايان‌نامه حاضر، شبيه‌سازي احتراق شعله سانديا-دي با استفاده از بسته نرم‌افزاري اپن‌فوم و اضافه كردن مدل تشعشع گرمايي به حل‌گر اپن فوم مي‌باشد. در مرحله اول، شبيه‌سازي‌ها با استفاده از حل‌گر اصلي اپن فوم و بدون مدل تشعشع انجام مي‌شود و در قدم بعدي شبيه‌سازي با استفاده از حل‌گر اصلاح شده صورت مي‌گيرد و سپس با يكديگر مقايسه مي‌شوند. با استفاده از اين مقايسه اثرات انتقال حرارت تابشي بر شعله سانديا-دي از لحاظ توزيع دما و تأثيرات آن بر محصولات احتراقي مشخص مي‌شود. در كنار اضافه كردن مدل تشعشع، مقايسه‌اي از دو مدل مختلف احتراقي براي بررسي اثرات متقابل شيمي و آشفتگي انجام مي‌شود و همچنين تأثير پيش‌گرمايش سوخت، قطر پيلوت و دماي هواي اطراف نيز مورد بررسي قرار مي‌گيرد. شبيه‌سازي‌هاي عددي با استفاده از حل‌گر توسعه داده‌ شده در كد منبع باز اُپن فوم بر مبناي روش حجم محدود صورت گرفته است. به‌ منظور مدل‌سازي آشفتگي، از مدل رينولدز مبتني بر فاور استفاده گرديده است. سيال عامل خاكستري، با قابليت جذب، صدور و پراكنش در نظر گرفته ‌شده است. همچنين، معادله انتقال تشعشعي با استفاده از روش هم‌سازه‌هاي كروي حل گرديده است. در ضمن، براي حل كوپله معادلات، الگوريتم پيمپل مورد استفاده قرار گرفته است. از نتايج حاضر، مشخص شده است كه استفاده از حل‌گر اصلاح‌شده ري‌اكتينگ‌فوم منجر به كاهش خطاي محاسباتي در پيش‌بيني دما در بعضي از نواحي تا حدود 13 درصد و براي تعدادي از محصولات احتراقي تا حدود 5 درصد شده است. همچنين، نشان داده شده است كه تغييرات دماي هواي اطراف بر شرايط دمايي و سينتيكي شعله بي‌تاثير مي‌باشد. واژه‌هاي كليدي: شعله سانديا دي، جريان آشفته، متوسط‌‌گيري فاور، خواص ترموفيزيكي متغير با دما، مفهوم اتلاف گردابه، واكنش مخلوط جزئي

1397/12/01

Analysis of Radiation Heat Transfer in the Reacting Turbulent Flows in the case of Non-premixed Flame

12/18/2018 12:00:00 AM

Abstract: This thesis aims mainly to simulate the Sandia Flame D using OpenFOAM by adding a thermal radiation model to the OpenFOAM solver. First, simulations were carried out using the standard OpenFOAM solver without the radiation model and then using a modified solver, comparing the results in the end to determine the impacts of radiation heat transfer on the Sandia Flame D as regards temperature distribution and its effects on the products of combustion. The integration of the radiation model is followed by a comparison between two different combustion models to examine the chemistry and turbulence interaction. Further, the effects of preheating the fuel, the pilot diameter, and ambient temperature are examined. The numerical simulations were carried out by the solver developed in OpenFOAM source code based on the finite-volume method. The Favre-based Reynolds model was used to model turbulence. The working fluid was assumed a gray material capable of absorption, emission, and scattering. A radiative transfer equation was solved by the spherical harmonics method. The PIMPLE algorithm was employed to solve the coupled equations of pressure and velocity. Results indicated that the use of the modified reactingFoam solver reduced computational error in predicting the temperature by nearly 13% in some zones and by approximately 5% for some products of combustion. Ambient temperature variations had no effects on the temperature and kinetic conditions of the flame. Keywords:. OpenFOAM, Sandia flame D, Non-premixed flame, Thermal radiation heat transfer, Turbulent flow, Favre-averaged, Eddy dissipation concept, Partially stirred reactor