تحلیل صدای حاصل از احتراق با تغییر سرعت ورودی محفظه در شعله پیش مخلوط مغشوش رقیق

از مهم ترین مشکلاتی که در سه دهه اخیر در توربین های گازی مشاهده شده، ناپایداری احتراق به علت رقیق سازی مخلوط سوخت و هوا است. ناپایداری احتراق در نتیجه تاثیر متقابل بین فرآیند احتراق و فرآیندهای دینامیکی جریان در محفظه پدید می آید. عوامل متعددی در ایجاد ناپایداری احتراق موثرند، از جمله عوامل که امروزه به عنوان چالشی اساسی در این زمینه مطرح است، امواج آنتروپی هستند. امواج آنتروپی به عنوان نواحی داغ در حال حرکت با اینرسی جریان شناخته می شوند. هدف مطالعه حاضر، بررسی اثر جریان آشفته و انتقال حرارت بر امواج آنتروپی با تغییر سرعت ورودی جریان و شرایط مرزی گرمایی دیواره های محفظه احتراق به وسیله شبیه سازی عددی است. از نرم افزار کدباز OpenFOAM برای شبیه سازی عددی استفاده می شود. برای تحریک آکوستیکی جریان، سرعت ورودی به صورت سرعت نوسانی با دامنه ها و فرکانس های مختلف اعمال خواهد شد. با توجه به اهمیت شبیه سازی دقیق جریان های آشفته احتراقی در حضور تحریکات آکوستیکی بدلیل اثر آکوستیک بر ساختارهای آشفتگی، در مطالعه حاضر از LES استفاده می شود. هم چنین به منظور درنظر گرفتن اثرات تراکم پذیری در احتراق، مدل تراکم پذیر احتراقی فلیملت ولر برای شبیه سازی جریان احتراقی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بیشترین مقدار اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی در فرکانس تحریک رخ می دهد. فرکانس تحریک، فرکانس تعیین کننده سیستم است و انرژی عمده سیستم در آن حضور دارد و تحت بیشترین اثرات هیدرودینامیکی قرار می گیرد. با افزایش فرکانس تحریک، درصد اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی افزایش یافت، ازاین رو، احتمال حضور این امواج در فرکانس های کوچک تر بیشتر است. با افزایش فاصله از بالادست جریان، اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی افزایش یافت. مشاهده شد با افزایش سرعت ورودی از میزان اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی کاسته و بر اندازه موج آکوستیکی بازتاب شده و صدای آنتروپی افزوده خواهد شد. نتایج نشان داد زمانی که شرط مرزی دیواره از آدیاباتیک به انتقال حرارت همرفتی تغییر پیدا می کند، اثرات انتقال حرارت همرفتی بر دیواره ها موجب تخریب بیشتر موج در محفظه می شود.

Keywords:

صدای احتراق , ناپایداری احتراق , امواج آنتروپی , اضمحلال و پراکندگی , پاسخ شعله