پیش بینی محدوده عدد پرانتل آشفته در احتراق متان-هوا با استفاده از مدل های مرتبه دوم شار اسکالر آشفته

هدف اصلی در تحقیق پیش­رو تخمین عدد پرانتل آشفته در احتراق غیرپیش­مخلوط متان-هواست. در این راستا، یک جریان احتراقی آشفته غیرپیش­مخلوط در شرایط استوکیومتریک، با استفاده از معادلات متوسط­گیری­شده رینولدز (RANS)، به­صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته ­است. برای مدل­ سازی تشعشع و آشفتگی جریان به­ترتیب مدل­ های جهات گسسته (DO) و k−ε ریلایزبل اعمال شده­اند. همچنین، برای مدل­ سازی احتراق آشفته از سه مدل اضمحلال گرداب ه­ای (EDM)، اضمحلال گرداب ه­ای مفهومی (EDC) و تابع چگالی احتمال (PDF) استفاده شده­ است. به ­همراه مدل EDM و EDC، مدل مرتبه دوم جبری GGDH و مرتبه بالای آن، یعنی HOGGDH، به­ همراه مدل پخش گرداب ه­ای ساده برای جمله شار حرارتی آشفته در معادله انرژی اعمال شده­ است. مقایسه نتایج عددی مدل SED با فرض پرانتل آشفته ۸۵/۰و مدل ­های مرتبه دوم با مقادیر تجربی موجود نشان می دهد که اعمال مدل­های مرتبه دوم شار حرارتی آشفته به­طور محسوسی منجر به اصلاح پیش­بینی توزیع دما در محفظه احتراق می­ شود. همچنین، توزیع NO    به­ دست­ آمده از مدل­ های مرتبه دوم مطابقت خوبی با مقادیر تجربی موجود دارد. براساس نتایج به ­دست آمده، در جریان احتراقی مقاله حاضر، مدل GGDH دارای دقت بالاتری نسبت به مدل HOGGDH در پیش­بینی دما و NO است. محاسبه عدد پرانتل آشفته در محفظه احتراق مورد بررسی نشان می­دهد که فرض عدد پرانتل ۸۵/۰ دور از واقعیت بوده و براساس مدل GGDH،  عدد پرانتل آشفته در نواحی مختلف از ۲۵/۰ تا ۳/۱ متغیر است. در نهایت عدد پرانتل آشفته ۴۵/۰ برای جریان احتراقی این پژوهش پیشنهاد شده است.

کلیدواژه ها:

مدل سازی احتراق ، عدد پرانتل آشفته ، مدل مرتبه دوم ، شار حرارتی آشفته