نقشه‌های دینامیک شعله برای احتراق رقیق هیدروژن – هوا در میکروکانال گرم شونده

در کار حاضر، دینامیک‌های شعله برای احتراق پیش‌آمیخته رقیق هیدروژن–هوا در یک میکروکانال گرم شونده با استفاده از شبیه‌سازی عددی استخراج می‌شود. به منظور شبیه‌سازی پدیده احتراق در این مقیاس معادلات نویراستوکس به همراه معادلات بقای انرژی و بقای گونه با فرمول بندی عدد ماخ پایین و با در نظر گرفتن سینتیک جزیی در نظر گرفته می شود. با توجه به شرایط مختلف، سه رژیم خاموشیاشتعال مکرر، رژیم پایای متقارن و رژیم پایای نامتقارن برای شعله مشاهده می شود. فیزیک حاکم بر رژیم های مختلف، تاثیر سرعت جریان ورودی، نسبت ه مارزی و عرض کانال بر رژیم های شعله بررسی میگردد. رژیم خاموشیاشتعال مکرر در سرعت های پایین و در نزدیکی حد شعله وری پایین مشاهده می شود. با افزایش سرعت جریان ورودی و ایجاد تعادل بین مقیاس زمانی واکنش و مقیاس زمانی اقامت سیال در کانال، شعله ای پایا و متقارن درون کانال مشاهده می شود. در این حالت مقدار بیشینه دما و کسر جرمی گونه ها بر روی خط تقارن کانال قرار دارد. در ادامه با افزایش سرعت جریان ورودی در یک کانال معین، شعله  در ناحیه خط تقارن کانال، به سمت پایین دست جریان حرکت می کند و در نزدیکی دیوار کشیده می شود. در این حالت سطح جبهه شعله مستعد ناپایداری می باشد و تحت تاثیر اغتشاشات موجود در کانال، جبهه شعله ناپایدار می شود. نقشه های رژیم شعله در ابعاد کوچک، برای مخلوط هیدوژنهوا براساس سه پارامتر سرعت جریان ورودی، نسبت هم ارزی و عرض کانال در یک میکروکانال ارائه گردید.

Maps of Flame Dynamics for Premixed Lean Hydrogen-Air Combustion in a Heated Microchannel

In the present work, flame dynamics are extracted for combustion of premixed lean hydrogenair in a heated microchannel using numerical simulation. In order to simulate the combustion phenomenon at this scale, NavierStokes equations along with energy and species conservation equations are considered by formulation of low Mach number and with consideration of detail chemical kinetics. Regarding different conditions, three dynamics is observed in the micro channel including periodic repetitive ignitionextinction, steady symmetric flame and steady asymmetric flame. Effects of different parameters such as inlet velocity, equivalence ratio, and channel width are investigated on the flame dynamics. .