بررسی عددی دقت مدل های آشفتگی k-ε و k-ω در شبیه سازی محفظه احتراق بدون شعله

احتراق بدون شعله به عنوان یکی از جدیدترین روش های احتراق به منظور کاهش آلاینده های زیست محیطی و افزایش بازده در سیستم های احتراقی شناخته می شود. با این وجود انتخاب پارامترهای مناسب برای استفاده از این فناوری در موقعیت های مختلف، از طریق آزمایش یا شبیه سازی به دست می­آید. یکی از چالش­های اصلی در شبیه­سازی احتراق بدون شعله، که در زیر مجموعه­ی احتراق های آشفته قرار می گیرد، انتخاب مدل آشفتگی مناسب برای شبیه­ سازی است. در اغلب شبیه سازی ها از مدل آشفتگی k-ε و مدل دیواره استاندارد استفاده شده است، اما بایستی توجه داشت شبیه سازی های صورت گرفته برای مشعلی بوده که در ناحیه واکنش آن هیچ دیواری وجود نداشته است؛ اما زمانی که شبیه سازی در یک محیط بسته ماننده کوره صورت می گیرد رژیم جریان نزدیک دیواره اهمیت بسزایی پیدا می کند به گونه ای که انتخاب مدل آشفتگی و دیواره مناسب در نتیجه نهایی اثر بسزایی دارد. در این پژوهش سعی شده است ضمن مطالعه کلی روی فیزیک جریان­های آشفته و استخراج روابط مدل­ های عددی مختلف، انواع توابع و مدل های دیواره در دو مدل آشفتگی k-ε  و k-ω مورد بررسی قرار گرفته اند و در نهایت سه مدل به نام های، تابع دیواره استاندارد، معادله دیوار منتر-لچنر و k-ω SST با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می ­دهد بیشترین خطا در مدل منتر-لچنر نسبت به نتایج آزمایشگاهی برابر با ۵ درصد است در حالی که در مدل k-ω SST بیشترین خطا برابر ۱۴ درصد است که بدترین نتایج را نسبت به سایر مدل های بررسی شده دارد.  بنابراین بر اساس دقت و نتایج به دست آمده از شبیه سازی می توان مدل منتر-لچنر را مدل مناسب­تری نسبت به مدل دیوار استاندارد و k-ω SST در شبیه سازی های احتراق بدون شعله درون محفظه بسته دانست.

کلیدواژه ها:

احتراق بدون شعله ، کوره ها ، مدل آشفتگی ، مدل دیواره در مدل های آشفتگی