مطالعه عددی تاثیر شرایط حرارتی دیواره و ساختار اکسنده بر ساختار شعله و رژیم احتراقی در کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته

Abstract

هدف از مطالعه حاضر بررسی تاثیر شرایط حرارتی دیواره و ترکیب اکسنده روی ساختار شعله و محدوده تشکیل رژیم‌های احتراقی معمولی، دما بالا و بدون شعله است. بدین منظور کوره احتراق غیرپیش‌آمیخته دانشگاه لیسبون با استفاده از نرم افزار متن‌باز اپن‌فوم و همچنین محاسبات شیمیایی به کمک حلگر شعله نفوذی جریان متقابل بررسی شده‌اند. در مطالعه عددی از مدل‌های آشفتگی k-ε استاندارد، احتراقی مفهوم اتلاف گردابه اصلاح شده و تشعشعی DO همراه با ضرایب جذب و گسیل جسم خاکستری در شش طول باند مختلف استفاده شده است. مطابق با نتایج، تغییر ترکیب اکسنده و شرایط حرارتی دیواره، مسیرهای واکنشی را تغییر می‌دهد. جایگزینی CO2 با N2 درون اکسنده و تلفات حرارتی سبب می‌شود تا بیشینه رادیکال هیدروکسیل کاهش یافته و با افزایش فاصله محوری آغاز واکنش‌های شیمیایی، تاخیر در اشتعال افزایش یابد. عامل اصلی تغییر ساختار شعله با جایگزینی CO2 با N2 در رژیم‌های معمولی و بدون شعله همراه با اتلاف حرارتی به­ترتیب اثرات فیزیکی از طریق واکنش‌های O+HO2⇌OH+O2، O+CH4⇌OH+CH3 و 2OH⇌O+H2O و اثرات شیمیایی به وسیله واکنش‌های H+O2⇌O+OH و H+OH+M⇌H2O+M اند. در رژیم احتراق دما بالا سهم اثرات فیزیکی و شیمیایی روی ساختار شعله تقریبا برابر بوده و واکنش‌های O+H+M⇌OH+M، OH+CO⇌H+CO2 و OH+HO2⇌O2+H2O عامل کاهش هیدروکسیل اند.