بررسی و مزالعه میزان آلایندگی فرایند احتراق یک نمونه موتور توربین گاز هواپیما به کمک CFD

در این پژوهش شبیه سازی عددی محفظه احتراق استوانه ای و بررسی عوامل کاهش NO بررسی شده است. نتایج عددی یک مدل مشابه از محفظه احتراق استوانه ای توربین گاز با نتایج شبیه سازی عددی که در این پژوهش با نرم افزار ANSYS FLUENT بدست آمده، مقایسه شد. با مقایسه سرعت های بدست آمده در راستای طولی بین این دو مدل، به این نتیجه رسیده شده که روند تغییر سرعت های طی مسیر روند یکسانی داشته و مدل و شبکه بندی انجام شده به سمت جواب های درست پیش می رود. در ادامه مدل های توربولانسی مختلف برای بدست آوردن بهترین مدل بررسی شد. مدل اصلی بکار رفته برای شبیه سازی این نوع از جریان های آشفته ( فرمول در متن اصلی مقاله ) می باشد و از مدل احتراق اضمحلال گردابه ای استفاده شده است. مدل های آشفتگی متفاوت که استفاده شد تفاوت زیادی در نتایج کلی با هم نکردند و جواب های نزدیک به همین ارائه دادند. در بخش دیگری از این پزوهش به شبیه سازی اکسید نیتریک ( NO) خروجی از محفظه و بررسی عوامل موثر در تشکیل این آلاینده از جمله تغییر دمای ورودی، ایجاد احتراق استوکیومتریک، افزایش نسبت هوا به سوخت و تزریق آب به صورت مستقیم و مخلوط در هوا پرداخته شد. در همه بررسی های بالا، بازده خروجی محفظه احتراق و دمای خروجی مورد توجه قرار گرفت و سعی در این شد که روش های مورد بررسی موجب کاهش شدید بازده و دمای خروجی محفظه احتراق نشود. از بین روش های بررسی شده، هر کدام که باعث کاهش دمای احتراق شد، کاهش NO را نیز در پی داشت اما روش اختلاط هوای ورودی با آب بدون تغییر چندانی در دمای خروجی باعث کاهش NO شد و در مقایسه با روش های دیگر یک روش بهتری نمود پیدا کرد. در نهایت این نتیجه گرفته شد که در اختلاط آب و هوای ورودی در نسبت اب به سوخت1، کاهش NO انگیخته و کمترین میزان هیدروکربن نسوخته مشاهده می شود و یک نقطه بهینه برای کاهش آلودگی و ثابت ماندن دماست.

کلیدواژه ها:

محفظه احتراق استوانه ای ، اضمحلال گردابه ای ، مدل توربولانسی اکسید نیتریک ، نسبت هوا به سوخت ، واکنش متان ، تزریق آب