Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
مطالعه عددی ساختار و پایداری احتراق متان-هوا و متان-اکسیژن در یک شعله لولهای غیر پیشآمیخته و مغشوش
A numerical study on the flame structure and stability of non-premixed methane-air and methane-oxygen turbulent tubular flame
در دهه اخیر، شعلههای لوله‎ای به دلیل هندسه خاص، مورد توجه قرار گرفتهاند. مزیت بزرگ شعلههای لولهای نسبت به سایر شعلهها، توزیع یکنواخت دما است. در نتیجه تشکیل نوسانات حرارتی در محفظه احتراق کاهش مییابد. در این مقاله یک شعله لولهای غیر پیشآمیخته تحت شرایط عملکردی مختلف به صورت عددی شبیهسازی شده است. برای شبیهسازی عددی حلگری در نرمافزار متن باز اپن‏فوم توسعه داده شده و نتایج عددی به دست آمده با دادههای تجربی موجود مقایسه شده است. حل عددی و دادههای تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. همچنین، توزیع دما و غلظت گونههای مهم احتراق در میانه محفظه احتراق به کمک دو سینتیک یک مرحلهای و DRM22 مقایسه شده و پایداری شعله در شرایط عملکردی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که زمانی که احتراق در حضور هوا انجام پذیرد، با افزایش کسر مولی اکسیژن، ناحیه پایداری شعله باریک شده و شعله در نسبتهای همارزی نزدیک به حد خاموشی شعله، به صورت پایدار تشکیل میشود. اگر از اکسیژن خالص به عنوان اکسیدکننده استفاده شود، شعله در نسبتهای همارزی بین 0.1 تا 0.2 پایدار میشود و دمای شعله بسیار افزایش مییابد. برای کنترل دمای شعله، دیاکسیدکربن از محصولات خروجی به اکسیدکننده اضافه میشود. در ادامه اثرات اضافه کردن دیاکسیدکربن بر محدوده پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که با کاهش کسر مولی اکسیژن، محدوده پایداری شعله افزایش مییابد.
Recently, tubular flames are considered due to their advantageous in geometry of the flame. The major importance of tubular flame is its uniform temperature distribution. Therefore, it may reduce thermal fluctuations along the combustion chamber. In this paper, a non-premixed tubular flame is simulated numerically under various operational conditions. A solver is developed in openFOAM and numerical results are validated against the experimental measurements. Also, temperature distribution and concentration of major species of the flame in the middle of the burner are investigated and compared using global and DRM22 as chemical kinetics. In addition, stability of the flame in air presence as oxidizer has been studied. Results show that by increasing oxygen mole fraction in oxidizer, the equivalence ratio of the steady tubular flame region decreases and the flame will be established uniformly in equivalence ratio near the extinction limit. If pure oxygen is used as oxidizer, flame temperature will be increase strongly and tubular flame can be stable for equivalence ratio between 0.1 and 0.2. Thereupon carbon dioxide from the flue gases is added to the oxidizer to control the flame temperature changes. Establishment of steady tubular flame in presence of carbon dioxide is simulated too. Results show that by decreasing oxygen mole fraction, the equivalence ratio of the steady tubular flame region increases and the stability zone becomes wider
شعله لولهای,احتراق,شعله غیر پیشآمیخته,پایداری
Tubular Flame,Combustion,Non-premixed Flame,stability
562
570
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-5070&slc_lang=fa&sid=15
Mahdi
Bordbar
مهدی
بردبار
100319475328460065787
100319475328460065787
No
دانشجوی کارشناسی ارشد / دانشگاه تربیت مدرس
Hadi
Pasdarshahri
هادی
پاسدار شهری
100319475328460065786
100319475328460065786
Yes
Tarbiat Modares University
دانشگاه تربیت مدرس