مطالعه عددی ساختار و پایداری احتراق متان-هوا و متان-اکسیژن در یک شعله لوله ای غیر پیش آمیخته و مغشوش

در دهه اخیر، شعله های لوله ‎ای به دلیل هندسه خاص، مورد توجه قرار گرفته اند. مزیت بزرگ شعله های لوله ای نسبت به سایر شعله ها، توزیع یکنواخت دما است. در نتیجه تشکیل نوسانات حرارتی در محفظه احتراق کاهش می یابد. در این مقاله یک شعله لوله ای غیر پیش آمیخته تحت شرایط عملکردی مختلف به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای شبیه سازی عددی حلگری در نرم افزار متن باز اپنفوم توسعه داده شده و نتایج عددی به دست آمده با داده های تجربی موجود مقایسه شده است. حل عددی و داده های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. همچنین، توزیع دما و غلظت گونه های مهم احتراق در میانه محفظه احتراق به کمک دو سینتیک یک مرحله ای و DRM۲۲ مقایسه شده و پایداری شعله در شرایط عملکردی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زمانی که احتراق در حضور هوا انجام پذیرد، با افزایش کسر مولی اکسیژن، ناحیه پایداری شعله باریک شده و شعله در نسبت های هم ارزی نزدیک به حد خاموشی شعله، به صورت پایدار تشکیل می شود. اگر از اکسیژن خالص به عنوان اکسیدکننده استفاده شود، شعله در نسبت های هم ارزی بین ۰.۱ تا ۰.۲ پایدار می شود و دمای شعله بسیار افزایش می یابد. برای کنترل دمای شعله، دی اکسیدکربن از محصولات خروجی به اکسیدکننده اضافه می شود. در ادامه اثرات اضافه کردن دی اکسیدکربن بر محدوده پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که با کاهش کسر مولی اکسیژن، محدوده پایداری شعله افزایش می یابد.

کلیدواژه ها:

Tubular Flame ، Combustion ، Non-premixed Flame ، stability ، شعله لوله ای ، احتراق ، شعله غیر پیش آمیخته ، پایداری