مدل سازي غيرآدياباتيك احتراق غيرپيش آميخته ابر ذرات

كارشناسي ارشد

قالب كار در اين پايان‌نامه بدين صورت است كه در فصل‌هاي اول و دوم به مروري بر ادبيات موضوع و كارهاي صورت¬گرفته در حوزه‌ احتراق ذرات و احتراق جريان متقابل پرداخته مي‌شود. فصل‌هاي سوم و چهارم شامل مدل‌سازي آدياباتيك و غيرآدياباتيك احتراق جريان متقابل نفوذي است. پيكره‌بندي جريان متقابل نفوذي بدين صورت فرض شده است كه ابر ذرات به عنوان سوخت جامد و هوا به عنوان اكساينده از دو نازل مختلف هم‌محور در دو سوي صفحه‌ سكون، به سمت اين صفحه حركت مي‌كنند. فرض مي¬گردد كه ذرات در ابتدا تبخير مي¬شوند تا يك سوخت گازي با ساختار شيميايي معين را توليد نموده و اين سوخت گازي وارد فرآيند واكنش با اكساينده شود. همچنين، اثر پارامترهاي هندسي مانند قطر ذرات و اعداد بدون-بعد مانند عدد لوييس در اين فصول بررسي شده و نتايج حاصل در دو حالت آدياباتيك و غيرآدياباتيك با هم مقايسه شده¬اند. مشخص گرديد كه افزايش اعداد لوييس سوخت و اكساينده منجر به كاهش دماي شعله مي‌شود و افزايش عدد لوييس اكساينده موقعيت شعله را به سمت نازل اكساينده جابجا مي‌نمايد. همچنين، افزايش غلظت جرمي ذره و كاهش شعاع آن منجر به افزايش دماي شعله مي‌گردد. به علاوه، در نظر گرفتن ترم تلفات حرارتي در نواحي پيشگرم، پس از تبخير و پس از شعله سبب كاهش كسر جرمي سوخت و اكساينده مي¬شود؛ همچنين، دما در طول ساختار شعله در نواحي مختلف كاهش مي¬يابد. از اين رو، موقعيت تبخير ذرات ارگانيك و تشكيل شعله نسبت به حالت عدم وجود تلفات حرارتي به سمت راست جابجا مي-گردد. فصل پنجم به مدل‌سازي چرخش حرارت در احتراق جريان متقابل ابر ذرات غيرپيش‌آميخته مي‌پردازد. در نظر گرفتن ترم چرخش حرارت در نواحي پيشگرم و پس از تبخير سبب افزايش كسر جرمي سوخت و اكساينده و در ناحيه پس از شعله سبب كاهش كسر جرمي سوخت و اكساينده مي¬شود. همچنين، دما در طول ساختار شعله در نواحي پيشگرم و پس از تبخير افزايش و در ناحيه پس از شعله كاهش مي¬يابد. در فصل ششم، پديده ترموفورسيس در احتراق جريان متقابل ابر ذرات ارگانيك به صورت تحليلي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. در اين فصل، با حل معادلات بقا در نواحي مربوطه و منظور كردن اثرات نيروي ترموفورتيك، تاثير پارامترهاي مختلف سنجيده مي¬شود. مشخص شد كه ذرات در ابتدا با سرعت ثابتي به سطح شعله نزديك مي¬شوند. سپس، در فاصله معيني از شعله با متاثر شدن نيروي ترموفورتيك روي ذره، سرعت ذره كم مي¬شود تا در يك نقطه خاص سرعت به صفر مي¬رسد و در آنجا غلظت ذرات زياد مي-شود. در فصل هفتم به ارائه مدلي جديد براي بررسي رفتار شعله نوساني در مختصات بي¬بعد اغتشاشي مكان–زمان پرداخته شده است. به طوري كه تمام متغيرها به صورت مجموع يك حل پايا و يك اغتشاش هارمونيك كوچك نوشته شده و در نهايت، حل¬هاي وابسته به زمان با استفاده از روش بسط اغتشاشات كوچك مورد تحليل قرار مي¬گيرند. در اين فصل، نقش اتلاف حرارتي در افزايش فركانس نوسانات در شروع ناپايداري مشاهده گرديد. فركانس نوسانات موجود، از فركانس نوسانات بدون اثر اتلاف حرارتي كه از ناپايداري نفوذي–حرارتي به وجود مي¬آيد، بيشتر است. در فصل هشتم، جمع‌بندي از كار صورت¬گرفته و پيشنهادهايي براي ادامه‌ كار مطرح مي‌شود.

190513

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر مهدي بيدابادي