مطالعه عددی ساختار شعله آشفته غیرپیش آمیخته متان با استفاده از رویکرد تابع چگالی احتمال

احتراق جریان های آشفته غیرپیش آمیخته، پدیده ای حاکم در بسیاری از سیستم های پیشرانش فضایی و توربین های گاز زمینی است. در این پژوهش، شبیه سازی عددی شعله استاندارد شعله ساندیا D(جت متان/هوا با رینولدز ۲۲۴۰۰) با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. هدف اصلی، ارزیابی دقت مدل شعله پایا در پیش بینی میدان دما و توزیع گونه های شیمیایی تحت فرض آدیاباتیک است. معادلات ناویر-استوکس با میانگین گیری فاور همراه با مدل آشفتگی 𝜖 -𝑘 استاندارد حل شده اند. برهم کنش شیمی و تلاطم با استفاده از تابع چگالی احتمال با توزیع بتا مدل سازی شده است. نتایج نشان می دهد که مدل شعله کوچک توانایی بالایی در بازتولید میدان سرعت و موقعیت لایه های برشی دارد. این مطالعه نشان می دهد که اگرچه فرض آدیاباتیک برای پیش بینی آیرودینامیک شعله و توزیع گونه های اصلی مناسب است، اما برای تخمین دقیق بارهای حرارتی نیازمند اصلاحات ترمودینامیکی است.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، مدل شعله کوچک ، احتراق آشفته ، شعله ساندیا D ، شرط مرزی آدیاباتیک