شبیه سازی عددی عملکرد یک مشعل متخلخل چند لایه ای
چکیده
احتراق در مشعل های متخلخل به دلیل حضور ماتریس جامد، نسبت به احتراق در مشعل های شعله آزاد، مزیت هایی دارد. در این پایان نامه، احتراق پیش مخلوط متان در یک مشعل متخلخل چندلایه ای، با سینتیک شیمیایی مفصل، در رژیم جریان لایه ای و به صورت شبه یک بعدی، مدل سازی می شود. ماتریس های جامد به کار رفته در مشعل، خنثی، همگن و هم سان گرد هستند. به منظور مدل سازی بهتر پدیده های فیزیکی در مشعل، دامنه ی حل به سه ناحیه تقسیم می گردد. در این پژوهش جهت تعیین میدان جریان، معادلات پیوستگی، انرژی در فاز گاز، انرژی در فاز جامد و بقای گونه ها حل می شوند. جهت مدل سازی پدیده ی احتراق مکانیزم gri 3. مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور حل عددی مسأله از کد premix به همراه تصحیحات لازم استفاده می شود. هم چنین خواص ترمودینامیکی و انتقالی گونه های شیمیایی توسط زیربرنامه های مربوط و پایگاه داده های ترمودینامیکی و انتقالی موجود در بسته ی chemkin 2محاسبه می شوند. با انجام شبیه سازی های عددی ، برآورد و درک گسترده ای از عمل کرد مشعل به دست می آید. نتایج حالت پایه نشان می دهند که دمای حداکثر شعله نسبت به دمای شعله ی بی دررو بیش تر است. از نظر حرارتی، دو مشخصه ی پیش گرم شدن مخلوط گازها و افت دمای آن پس از جبهه ی شعله، مشعل متخلخل را از مشعل شعله آزاد متمایز می نمایند. مشاهده می شود که میزان انتشار آلاینده ها به ازای kw/m2 1 توان حرارتی، برای مشعل متخلخل به مراتب کم تر است. مطالعات پارامتری بیان می کنند که تغییر مقدار یک کمیت مربوط به یک ماتریس جامد در یک محدوده ی مشخص از تغییرات، اثر چندانی روی رفتار حرارتی مشعل در ناحیه ی ماتریس دیگر ندارد. تحلیل پایداری به وضوح نشان می دهد که شعله به خوبی در فصل مشترک ماتریس های جامد پایدار می باشد.
