شبیه سازی عددی شعله ی CH4/H2 در شرایط رقیق سازی و پیش گرم بالا

احتراق در شرایط رقیقسازی و پیشگرم بالا (مایلد) یک رژیم احتراقی جدید محسوب میشود که دارای مزیتهایی همچون راندمان بالای حرارتی به همراه تولید NOx کمتر، ناحیهی احتراقی توسعه یافته، صدای کم و مصرف سوخت پایین با قابلیت استفاده از سوختهای با ارزش حرارتی پایین میباشند. از این رو، مدلسازی و شبیهسازی این نوع رژیم احتراقی، یکی از موضوعات مهم بسیاری از مطالعات اخیر میباشد و شبیه سازی آن نیاز به یک مدل احتراقی مناسب برای پیش بینی دقیق محصولات احتراق و درجه حرارت میدان دارد. یکی از مهمترین چالشهای اساسی برای شبیهسازی این نوع جریانهای محترقه ، توصیف تعامل بین توربولانس و شیمی نرخ محدود میباشد. مدل فلیملت به دلیل ویژگیهای متعدد از جمله جدا نمودن واکنشهای شیمیایی از میدان مغشوش، یکی از پرکاربردترین مدلهای ارایه شده در مقالات میباشد. هدف از این مقاله، مشاهدهی کاربرد مفهوم فلیملت آرام و اثرات نفوذ مولکولی به شبیهسازی عددی یک شعلهی نفوذی مغشوش در شرایط احتراق مایلد میباشد. در این روش نیازی به حل معادلهی انتقال کسر جرمی تک تک گونههای شیمیایی نبوده و نیز میتوان سینتیک شیمیایی مناسب را به طور جداگانه از حل میدان جریان در نظر گرفت. نتایج مشاهده شده برای دما و گونهها در نرخ کرنشی میانگین(متوسط حالت تعادلی و خاموشی) همخوانی نسبتا خوبی را با دادههای تجربی نشان میدهند. در حالیکه استفاده از نرخ استهلاک نزدیک به تعادلی، با افزایش O2 از 0.03 به 0.09 برای دما مناسب بوده ولی برای گونههای CO و OH که گونههای ناپایدارتری میباشند، استفاده از نرخ استهلاکهای دور از تعادلی به نظر مناسبترند. همچنین درنظرگرفتن نفوذ مولکولی در نزدیکی نازل و غلظتهای پایین O2 در بهبود نتایج موثر خواهد بود.