تحلیل عددی تاثیر توزیع هوا بر پاشش و احتراق سوخت مایع در محفظه احتراق
چکیده
این پایان نامه در نظر دارد تا به شبیه سازی سه بعدی یک توربین گاز جت پایدار (jet stabilized) وبررسی اثر قطر و زاویه جت ها بر خصوصیات احتراق، جریان و همچنین تاثیر آن بر میزان تشکیل اکسید نیتروژن در آن بپردازد. برای حل معادلات حاکم از روش حجم کنترل استفاده شده و ترم های همرفت تمامی معادلات به غیر از تشعشع توسط روش توانی (power law)گسسته سازی شد. همچنین محاسبه میدان فشار با الگوریتم سیمپلسی (simplec)انجام شده است. برای مدلسازی برهمکنش فاز سوخت مایع و هوا نیز از دیدگاه اویلر/ لاگرانژی بهره گرفته شده است. در این دیدگاه معادلات حاکم بر فاز هوا و فاز سوخت به طور متناوب حل میشوند. مدلسازی احتراق قطرات سوخت و برهمکنش آشفتگی/ احتراق با مدل pdf و شبیه سازی رفتار آشفته جریان با مدل k-? realizable انجام شده است. مدلسازی اکسید نیتروژن نیز با توجه به مکانیزم زیلدویچ انجام شده است. به دلیل اینکه فرآیند تشکیل اکسید نیتروژن تاثیری مهمی بر میدان های جریان ندارد، محاسبه آن بعد از شبیه سازی انجام شده است. در این مقاله ابتدا نتایج شبیه سازی عددی با داده های تجربی مقایسه شده و سپس به جز قطر اصلی d، دو قطرd8/0و d2/1مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش قطر جت ها جریان چرخشی که موجب پایداری احتراق می شود توسعه پیدا کرده و گرادیان دما در مقاطع مختلف کمتر می شود. به علت دمای بالاتر احتراق در قسمت جریان چرخشی تشکیل اکسید نیتروژن با افزایش رینولدز جت هاافزایش می یابد. همچنین نتایج این پژوهش نشان می دهد که اگرچه در جریان بالا دست با افزایش قطر جت ها سرعت ماکزیمم کاهش می یابد، اما با حرکت به سمت جریان پایین دست توزیع سرعت مشابهی را در هر سه مورد بررسی شده مشاهده می کنیم. در پایان این پژوهش به بررسی اثر زاویه تزریق جت های پایدار کننده در محفظه پرداخته شده است. نتایج عددی از این بررسی نشان می دهد که تزریق در جهت جریان بالا دست دمای ماکزیمم احتراق را بالا برده منجر به افزایش تولید اکسید نیتروژن می شود.