تحلیل تاثیر توزیع هوای متغیر بر جریان واکنشی محفظه احتراق مدل توربین گاز

هدف از مقاله حاضر بررسی اثر تغییر درصد دبی هوای توزیع­ شده از طریق چرخاننده، فواره­ های اولیه و فواره­ های رقیق­ سازی بر مشخصات جریان واکنشی و آلاینده ­های NO  و CO در یک محفظه احتراق مدل توربین گاز است. برای حل معادلات حاکم از شبکه­ بندی منظم حجم ­محدود استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان به­ صورت ضمنی خطی ­سازی شده و به صورت مرتبه دو گسسته ­سازی شده­ اند. جملات نفوذی در معادلات انتقال با استفاده از روش گسسته­ سازی مرکزی و عبارات جابه­ جایی به­ صورت مرتبه دو بالادست گسسته شده ­اند. در شبیه سازی عددی جریان دوفاز واکنشی این محفظه احتراق، از مدل آشفتگی Realizable، مدل احتراقی فلیملت پایا و مدل تشعشعی جهت­ های مجزا استفاده شده است. پاشش قطرات سوخت مایع و محیط دوفازی قطره و هوا توسط روش اویلر-لاگرانژی مدل­سازی شده است. پژوهش حاضر برای چهار حالت مختلف تزریق هوا انجام شده است که در حالت اول شرایط مرزی منطبق بر شرایط آزمایشگاهی بوده و پس از اعتبارسنجی نتایج حل عددی با داده­ های تجربی، حالت ­های بعدی بررسی شده ­اند. حاصل تحقیق حاضر، مقایسه توزیع سرعت، دما، درصد کسر جرمی دی اکسید کربن، منوکسید کربن و اکسید نیتروژن در مقطع خروجی، به­ همراه نحوه شکل­ گیری ساختار جریان در مقطع طولی محفظه احتراق، در چهار حالت تزریق هواست. نتایج نشان می­ دهند که توزیع هوای شرایط آزمایشگاهی به­ صورت بهینه نیست. در حالتی که دبی هوای بیشتری از فواره­ های اولیه به محفظه احتراق وارد ­شود، آلاینده NO کمتری تولید می­ شود و توزیع دمای مقطع خروجی، از یکنواختی بیشتری برخوردار است. همچنین، در این حالت، فرآیند احتراق نسبت به شرایط آزمایشگاهی، کامل­تر بوده و CO۲ بیشتری تولید می­ شود.

Keywords:

محفظه احتراق توربین گاز , جریان دوفاز , سوخت مایع , جریان واکنشی آشفته