• شماره ركورد
    33646
  • پديد آورنده

    سيداحمدرضا صالحي

  • عنوان
    مدل‌سازي احتراق قطره سوخت مايع تحت شرايط تمسفريك
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هوافضا
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/03/21
  • استاد راهنما
    حجت قاسمي
  • استاد مشاور
    -
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    احتراق قطرات سوخت مايع يكي از پديده‌هاي اساسي و در عين حال پيچيده در حوزه مهندسي به‌شمار مي‌رود كه نقشي حياتي در عملكرد سامانه‌هاي حرارتي و پيشرانشي، از جمله موتورهاي احتراقي، توربين‌ها، راكتورها و موتورهاي جت ايفا مي‌كند. در همين راستا، هدف از اين پژوهش، مدل‌سازي عددي فرآيند گذراي تبخير و احتراق يك قطره منفرد سوخت تك‌جزيي تحت شرايط دماي زياد، فشار اتمسفريك، محيط ساكن و گرانش صفر است. بدين منظور، معادلات بقاء گونه، مومنتوم و انرژي در فاز گاز و معادله بقاء انرژي در فاز مايع به‌صورت عددي و با رويكرد حجم محدود و روش كاملاً ضمني حل شده‌اند. همچنين، خواص ترموفيزيكي به‌صورت تابعي از دما تعريف شده‌اند و در طول زمان و مكان تغيير مي‌كنند. از سوي ديگر، واكنش شيميايي سوخت نيز با بهره‌گيري از يك واكنش كلي در مدل لحاظ شده است. به‌منظور اعتبارسنجي، نتايج حاصل براي سوخت هپتان در فرآيند تبخير خالص با داده‌هاي تجربي در بازه‌ي دمايي 470 تا 740 كلوين و در فرآيند احتراق با داده‌هاي عددي در بازه‌ي دمايي 1200 تا 1600 كلوين مقايسه شده‌اند. اثر دماي محيط، قطر اوليه قطره، و همچنين تركيب گاز محيط بر فرآيند تبخير يا سوزش بررسي شده و تغييرات قطر قطره، نرخ متوسط تبخير يا سوزش، دما و محل استقرار شعله به دست آمده‌اند. نتايج نشان مي‌دهند كه اثر افزايش دما بر نرخ سوزش، حدود 3 درصد بيشتر از اثر افزايش قطر اوليه ارزيابي شده است. از طرفي، افزايش دماي اوليه سطح قطره به‌دليل كاهش مدت زمان گرمايش، موجب كاهش زمان پايان عمر قطره شده، ولي تأثير محسوسي بر دماي شعله و مكان تشكيل آن ندارد. علاوه بر اين، با افزايش سه‌برابري غلظت اوليه اكسيژن در هوا، دماي شعله بيش از 1000 كلوين افزايش يافته و شعله در شعاع‌هايي بسيار نزديك به سطح قطره شكل مي‌گيرد. در مقابل، افزايش غلظت اوليه كربن ‌دي‌اكسيد اثري معكوس نسبت به اكسيژن داشته و موجب تضعيف شعله مي‌گردد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/06/26
  • عنوان به انگليسي
    Modeling of Liquid Fuel dro‎plet Combustion under Atmospheric Conditions
  • تاريخ بهره برداري
    6/11/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سيداحمدرضا صالحي

  • چكيده به لاتين
    Combustion of liquid fuel dro‎plets is one of the fundamental yet complex phenomena in engineering, playing a critical role in the perfo‎rmance of thermal an‎d propulsion systems, including combustion engines, turbines, reacto‎rs, an‎d jet engines. In this regard, the aim of this study is to numerically model the transient process of evapo‎ration an‎d combustion of a single-component liquid fuel dro‎plet under high-temperature, atmospheric-pressure, quiescent, an‎d zero-gravity conditions. To this end, the species, momentum, an‎d energy conservation equations in the gas phase, along with the energy conservation equation in the liquid phase, have been numerically solved using the finite volume approach an‎d a fully implicit method. Thermophysical properties are defined as temperature-dependent an‎d vary over time an‎d space. Additionally, the chemical reaction of the fuel is inco‎rpo‎rated into the model using a single-step global reaction mechanism. Fo‎r validation purposes, results fo‎r n-heptane fuel in the pure evapo‎ration process were compared with experimental data in the temperature range of 470 to 740 K, an‎d fo‎r the combustion process, with numerical data in the range of 1200 to 1600 K. The effects of ambient temperature, initial dro‎plet diameter, an‎d ambient gas composition on the evapo‎ration o‎r burning process were investigated. The variations in dro‎plet diameter, average evapo‎ration o‎r burning rate, temperature, an‎d flame location were obtained. The results indicate that the effect of increasing temperature on the burning rate is approximately 3% greater than the effect of increasing the initial dro‎plet diameter. On the other han‎d, increasing the initial dro‎plet surface temperature reduces the dro‎pletʹs lifetime due to the sho‎rtened heating period, but it has no significant impact on the flame temperature o‎r its position. Mo‎reover, tripling the oxygen concentration in the air increases the flame temperature by mo‎re than 1000 K an‎d causes the flame to fo‎rm at radii very close to the dro‎plet surface. In contrast, increasing the initial carbon dioxide concentration has the opposite effect of oxygen, leading to flame weakening.
  • كليدواژه هاي فارسي
    تبخير , اشتعال , احتراق قطره , سوخت مايع , هپتان , مدل‌سازي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Evaporation , Ignition , dro‎plet combustion , Liquid fuel , Heptane , Modeling
  • Author
    Ahmadreza Salehi
  • SuperVisor
    Dr. Hajat Ghasemi