مطالعه عددی اثر دینامیک جریان و اکسیژن بر احتراق متان-هیدروژن در شرایط Mild

احتراق تحت شرایط رقیق سازی زیاد و دمای پیشگرم بالا (Mild) دارای ویژگی هایی است که آن را از سایر سیستم های احتراقی متمایز می کند. از جمله آنها، کاهش چشمگیر اکسیژن در منطقه واکنش در مقایسه با احتراق عادی و در نتیجه کم سرعت بودن واکنشها و به عبارت دیگر آرام ­سوزی است. این امر موجب می­ شود که مقیاس زمانی جریان و انجام واکنش­ها به یکدیگر نزدیک شود. برای مطالعه این رژیم احتراقی شعله متقارن محوری مخلوط CH۴+H۲ آزمایش­های گروه دالی که شرایط احتراق Mild را دارد، مبنای مدلسازی قرار گرفته است[Proc. Combust. Inst. ۲۹ (۲۰۰۲),۱۱۴۷-۱۱۵۴]. در مدلسازی انجام شده از معادلات RANS و مدل توربولانسی  اصلاح شده به همراه مدل EDC برای ایجاد رابطه مناسب بین سینتیک شیمیایی و آشفتگی جریان و همچنین از سازوکارهای شیمیایی کامل GRI۲.۱۱ و کاهش یافته DRM-۲۲ استفاده شده است. با تغییر غلظت اکسیژن هوای داغ ورودی و سرعت فواره سوخت، ویژگی­های این رژیم احتراقی نظیر اهمیت قدرت نفوذ مولکولی در میدان و سرعت واکنش­ها و توزیع متغیرهای میدان بررسی شد. دیده شد که در چنین شرایطی پدیده انتقال مولکولی که در جریان­های آشفته متعارف معمولا قابل صرف­ نظر کردن است، دارای اهمیت خواهد شد. همچنین نتایج حاکی از آن است که با دور شدن از دهانه نازل، سرعت و شدت واکنش­ها افزایش یافته و ضمن دور شدن از شرایط احتراق Mild از دقت مدلسازی کاسته می­ شود. همچنین در نزدیکی دهانه نازل و غلظت­های اکسیژن کم ورینولدزهای پایین اثرگذاری انتقال مولکولی قابل توجه است و نباید از آن صرف­نظر شود. مقایسه نتایج مدلسازی و تجربی حاکی از رضایت­بخش بودن دقت نتایج عددی دارد.

کلیدواژه ها:

احتراق Mild ، رقیق­سازی ، آشفتگی ، متان ، هیدروژن