31074

احتراق پيش آميخته ي تصادفي ابر ذرات چهارگانه

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1400

1403/04/02

دكتر مهدي بيدابادي

مهدي بيدابادي

مهندسي مكانيك

با توجه به رو به اتمام بودن سوخت‌هاي فسيلي و هيدروكربني، تلاش براي جايگزين كردن سوخت‌هايي با همان بازدهي، همواره جزو چالش‌هاي دانشمندان بوده است. ازاين‌رو استفاده از سوخت‌هاي فلزي با توجه به دارا بودن چگالي احتراقي بالا و منابع سرشار موردتوجه قرارگرفته است. اغلب فعاليت‌هاي انجام‌شده در زمينه احتراق پودر فلز غالبا به‌صورت تجربي و آزمايشگاهي بوده كه بسيار با‌ارزش و قابل استناد است؛ اما فراهم كردن محيط آزمايشگاهي و بررسي احتراق پودر فلزات در شرايط مختلف بسيار پرهزينه و زمان‌بر است اين در حالي است كه مي‌توان با مدل‌سازي فرايند پيچيده‌اي مانند احتراق به‌صورت تحليلي و رياضي به همان نتايج آزمايشگاهي دست‌يافت. در اين تحقيق از فلزات به‌عنوان سوخت كمكي و افزودني به سوخت اصلي از نوع زيست‌توده به نام لايكوپوديوم استفاده‌ شده‌است. از آلومينيوم و بورون به‌عنوان سوخت‌هاي شناخته‌شده فلزي هركدام 10 درصد و چوب به‌عنوان سوخت ارگانيك افزودني از 0 تا 5 درصد در اين تركيب استفاده شد. در اين پژوهش ابتدا مقدمه‌اي از هر سوخت و كاربردهاي احتراقي آن‌ها بيان شده‌است سپس مدل احتراق حدي (بر پايه معادلات ترموديناميك) ارائه شده كه منجر به حاصل شدن دماي آدياباتيك شعله گرديد سپس به مدل‌سازي احتراق نيمه حدي (بر پايه معادلات ديفرانسيل) پرداخته شده‌است و پارامترهاي مهم شعله ازجمله دما و سرعت انتشار شعله استخراج گرديد. همچنين تأثير قطر، غلظت سوخت، دماي اوليه و درصد چوب به‌عنوان سوخت افزودني بررسي و مشاهده شد كه با اضافه كردن تنها 5 درصد چوب، سرعت انتشار شعله، 32 درصد و دماي شعله 2 درصد افزايش داشت. به‌واسطه رفتار گسسته احتراق، در ادامه احتراق تصادفي ابر ذرات چهارگانه با منبع حرارتي گسسته بررسي و اثر تشعشع و غلظت ابر ذرات بر سرعت پيشروي شعله گزارش‌شده‌است. در ادامه مسير حركت ذره تحت نيروهاي مختلف مدل‌سازي و تأثير نوسانات تحميلي خارجي به شعله بررسي و مشاهده شد كه هرچه سرعت پايا كمتر باشد، شعله نوسانات را با شدت بيشتر تجربه مي‌كند.

1403/05/15

Random premixed Combustion of quaternary dust particles

1/1/1900 12:00:00 AM

Alternative fuels with comparable efficacy have been a challenge for scientists as a result of the diminishing reserves of hydrocarbons and fossil fuels. As a result, scientists are considering metallic fuels because of their high combustion density and abundance of resources. Most of the activities carried out in the field of metal powder combustion are often experimental and laboratory, which makes them very valuable and reliable. However, providing a laboratory environment and investigating the combustion of metal powders in different conditions is very costly and time-consuming. On the other hand, it is possible to obtain comparable laboratory results by analytically and mathematically modeling a complex process like combustion. This study explores the utilization of metals as supplementary fuels and additives to the main biomass fuel, known as lycopodium. The composition included wood as an additional organic fuel, ranging from 0 to 5%, and utilized aluminum and boron as known metal fuels, each at 10%. This research begins by providing an overview of each fuel and its various applications in combustion. A limit combustion model based on thermodynamic equations was presented, which led to the adiabatic temperature of the flame. Semi-limit combustion modeling based on differential equations and extracting essential flame parameters like temperature and flame propagation speed were discussed. Also, the effect of diameter, fuel concentration, initial temperature, and percentage of wood as additive fuel was investigated, and it was observed that by adding only 5% of wood, the flame propagation speed increased by 32% and the flame temperature by 2%. Due to the discrete nature of combustion, the subsequent random combustion of quadruple dust particles with a discrete heat source has been studied, and the effects of radiation and dust particle concentration on flame propagation speed have been reported. Then, the movement path of the particle under different forces was modeled, and the effect of externally imposed fluctuations on the flame was investigated. It was noticed that as the steady speed decreases, the flame exhibits greater fluctuations.

احتراق تصادفي , سوخت چندگانه , چوب , لايكوپوديوم , آلومينيوم , بورون

random combustion , Quaternary combustion , wood , Lycopodium , Aluminium , Boron

farhad farzaneh

mehdi bidabadi