شبیه سازی شعله ی نفوذی متان/ هیدورژن با استفاده از مدل احتراقی فلیملت آرام

شبیه سازی جریانهای محترقه ی آشفته نیاز به یک مدل احتراقی برای پیش بینی دقیق محصولات احتراق و درجه حرارت میدان دارد. هدف از این مقاله، مشاهده ی کاربرد مفهوم فلیملت آرام به شبیه سازی عددی یک شعله ی نفوذی مغشوش مخلوطی از متان و هیدروژن در یک محفظه ی احتراق بلاف بادی می باشد. در این روش نیازی به حل معادله ی انتقال کسر جرمی تک تک گونه های شیمیایی نبوده و نیز می توان سینتیک شیمیایی مناسب را به طور جداگانه از حل میدان جریان در نظر گرفت. به این منظور ابتدا یک بانک اطلاعاتی برای دما و نسبت جرمی گونه های شیمیایی، از حل شعله های دیفیوژن ساده (فلیملت) در فضای نسبت مخلوط ایجاد می شود.ورودی های این بانک اطلاعاتی کسر مخلوط متوسط، نرخ استهلاک اسکالر و واریانس کسر مخلوط می باشد. اثرات آشفتگی بر روی فلیملت ها به وسیله ی نسبت مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر در قالب یک تابع چگالی احتمال اعمال می شود. کنش و واکنش شیمیایی توربولانس به وسیله ی انتگرال گیری کمیت های متفاوت بر مبنای این تابع چگالی احتمال برای محاسبه ی مقادیر متوسط کسر جرمی گونه های شیمیایی و دما انجام می شود. پیش بینی دما و نسبت مخلوط متوسط محاسبه شده، همخوانی خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهد که مدل فلیملت در نزدیکی های ورودی سوخت نتایج قابل قبولی را ارائه می دهد. همچنین این روش به علت جدا نمودن حل معادلات بقاء از حل مدل احتراقی، باعث کاهش زمان محاسبات می شود.

Keywords:

مدل فلیملت آرام , شعله ی نفوذی , محفظه ی بلاف بادی