روزبه ریاضی
نگار نباتیان
محمد فرشچی

بررسی تجربی حاضر به مطالعه پاسخ شعله­ های پیش مخلوط آرام V-شکل و M-شکل به نوسانات آکوستیکی پرداخته است. به طور کلی محفظه­ های احتراقی که در آن­ها شعله V-شکل تشکیل می­ شود نسبت به ناپایداری احتراق حساس هستند. شعله­ های V-شکل بر روی میله مرکزی مشعل تشکیل می­ شوند و شعله­ های M-شکل به میله مرکزی مشعل و لبه لوله مشعل می­ چسبند. این بر خلاف شعله ­های مخروطی است که فقط به لبه لوله مشعل می­ چسبند. به همین دلیل شعله­ های V-شکل و M-شکل در مقایسه با شعله­ های مخروطی حساسیت بیشتری به نوسانات جریان نشان می ­دهند. در مطالعه حاضر برای تشکیل شعله­ های پیش مخلوط V-شکل و M-شکل از مخلوط پروپان- هوا استفاده شده است. در ابتدا با تغییر نسبت هم­ ارزی سوخت- هوا، محدوده ­های مناسب نسبت هم­ ارزی برای تشکیل شعله­ های پایدار V-شکل و M-شکل تعیین شد. نتایج اولیه نشان داد که شعله M-شکل در مقایسه با شعله V-شکل در بازه محدودتری از نسبت هم ­ارزی به صورت پایدار تشکیل می ­شود. سپس برای مطالعه پاسخ شعله به نوسانات آکوستیک از یک بلندگو جهت تولید امواج آکوستیکی با دامنه ثابت در بازه معینی از تواتر­های (Frequency) تحریک استفاده شد و نوسانات فشار شعله تحریک شده در پایین دست جریان توسط یک میکروفون اندازه ­گیری شد. تصاویر مربوط به نوسانات سطح شعله تحریک شده توسط یک دوربین سرعت بالا (CCD Camera) ثبت شد و با استفاده از قابلیت ­های پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB دامنه و فاز پاسخ شعله محاسبه شد. همچنین تغییرات شکل شعله و شدت نور آن، در طول یک دوره تناوب، برای مقادیر مختلف نسبت هم ­ارزی و دبی جریان بررسی شد. نتایج این مطالعه نشان می­ دهد که نوسانات سرعت و نحوه تولید و انتشار گردابه ها نقش مهمی در پاسخ شعله به نوسانات آکوستیکی دارند. همچنین فاز تابع پاسخ شعله نسبت به تغییرات تواتر تحریک رفتاری شبه- خطی دارد. این امر بیانگر آن است که تاخیر زمانی مربوط به نوسانات گرمای آزاد شده نسبت به نوسانات تحریک شعله مقداری معین است. به عبارتی دیگر نوسانات آکوستیک همواره پس از مدت زمانی معین به سطح شعله می­ رسند. نتایج مربوط به بهره پاسخ شعله نیز نشان می­ دهد که شعله در محدوده معینی از تواتر­های تحریک آکوستیک به تغییرات نسبت ­هم ­ارزی حساس­تر است. با بررسی رفتار شعله در یک دوره تناوب می­ توان محدوده زمانی مربوط به بیشینه گرمای آزاد شده از شعله را تعیین کرده و تاثیر متغیرهای غیرخطی در پاسخ شعله را بررسی کرد.

شعله V- شکل, شعله M-شکل, ­تابع پاسخ شعله, نسبت هم­ ارزی