بررسی نقش ناپایداری های هیدرودینامیکی و نفوذ ملکولی در ساختار تراک گازی با استفاده از پردازش موازی

سید یاسر محمودی لاریمی

چکیده

در این رساله ساختار تراک گازی با به کار گیری سینتیک یک مرحله ای آرنیوسی در مخلوط های با انرژی فعال-سازی پایین و بالا که به ترتیب، دارای ساختار سلولی منظم و نامنظم هستند، با استفاده از شبیه سازی دو بعدی معادلات ناویر-استوکس واکنشی مورد مطالعه قرار گرفته است. نقش ناپایداری های هیدرودینامیکی (ناپایداری ریچمیر-مشکوف و کلوین-هلمهولتز) و نفوذ ملکولی در ساختار تراک گازی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از حل معادلات اولر نشان می دهند که برای مشاهده ناپایداری های هیدرودینامیکی در ساختار تراک در مخلوط های با انرژی فعال سازی بالا، دقت بیشتر از 300 سلول محاسباتی در طول نیمه واکنش باید به کار گرفته شود. اما در تراک با ساختار منظم، دقت 50 سلول در طول نیمه واکنش ساختار فیزیکی مناسبی از جبهه تراک را نشان می دهد. در مقایسه با تراک های با ساختار منظم که بسته نسوخته ای در پشت جبهه مشاهده نمی شود، نتایج برای ساختار نامنظم حاکی از ان است که سهم بزرگی از مواد اولیه نمـی توانند توسط شـوک پیشرو محترق شوند و بصورت بسته نسـوخته در پشـت جبهه باقی می مانند. نتایج حاصل از برخورد دو نقطه سه گانه یا یک نقطه سه گانه با دیواره نشان می دهند که در اثر برخورد، یک جفت جریان جت پر سرعت عقب رو و پیشرو تشکیل می شود. هنگامی که تراک به جلو حرکت می کند، جت ها تحت تاثیر ناپایداری ریچمیر-مشکوف، رشد می کنند. مشاهده شد که امواج عرضی بطور مستقیم نقشی در مصرف بسته های نسوخته ندارند. اما این امواج بطور غیر مستقیم نقش مهمی در آغازش دوباره تراک در انتهای سیکل سلولی دارند. چون برخورد نقطه سه گانه منسوب به امواج عرضی با یکدیگر یا با دیواره منجر به ایجاد گردابه های بزرگ می شود که نقش بسیار مهمی در مصرف بسته های نسوخته دارند. نتایج حاصل از حل معادلات ناویر-استوکس نشان می دهند که در تراک های با ساختار نامنظم، تاثیر نفوذ در لایه های برشی، باعث تضعیف چرخش های حاصل از ناپایداری های هیدرودینامیکی و کاهش اختلاط توربولانسی می شوند. اما به دلیل عدم وجود ناپایداری های هیدرودینامیکی در تراک های منظم، تاثیر نفوذ ملکولی در این تراک ها بسیار ناچیز می باشد.

اساتید راهنما و مشاور

کیومرث مظاهری