ارائه مدل تحلیلی احتراق غیرپیش‌آمیخته ابر ذرات تیتانیوم در هندسه جریان متقابل

امروزه مطالعه‌ی احتراق ذرات فلزی به واسطه کاربردهای روزافزون آن بسیار مورد توجه است. از جمله این کاربردها می‌توان به تولید اکسید ذرات با کاربردهای گوناگون، چگالی انرژی بالا و در نتیجه افزایش دمای حاصل از احتراق، کاربردهای پزشکی و... اشاره نمود. در این پژوهش، به بررسی مدل تحلیلی احتراق غیرپیش‌آمیخته ابر ذرات تیتانیوم در هندسه جریان متقابل، با رویکرد چندناحیه‌ای پرداخته شده است.. معادلات حاکم بر مسئله شامل بقای جرم اجزا و بقای انرژی بیان شد و با استفاده از شرایط مرزی و انطباقی مناسب، حل معادلات در هر ناحیه به کمک نرم افزارهای متلب و متمتیکا ارائه شد. سپس توزیع دما و کسر جرمی سوخت، اکسیدکننده و محصولات سوختی در فاز مایع برحسب مکان رسم شد و تاثیر برخی متغیرها مانند عدد لوئیس، اندازه قطر ذرات و غلظت جرمی ذرات بر شعله مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده گردید که در غلظت 300 گرم بر مترمکعب با افزایش عدد لوئیس سوخت از0/6 تا 1/4میزان دمای شعله از 3600 کلوین تا 3050 کلوین کاهش یافت و هم‌چنین مکان شعله به سمت نازل اکسیدکننده منتقل شد و علت این موضوع کاهش نفوذ جرم توجیه شد. هم‌چنین با افزایش قطر ذرات سوخت از 2 تا 200 میکرون، دما و مکان شعله به ترتیب از 3600 کلوین و 1/8- میلی متر به 3400 کلوین و 1- میلی متر تغییر یافت.

analytical model for the non-premixed combustion of the titanium dust cloud in counter-flow geometry

today, the issue of achieving high-efficiency energy is important in various industries. the study of metal particle combustion is very important due to its increasing applications. among these applications, it is possible to produce particle oxides with various applications, high energy density as a result of the increase in temperature due to combustion, medical applications, etc. in this paper, the analytical model of titanium dust particle combustion in the counter-flow configuration with a multi-zone approach was investigated. the governing equations, consist of mass and energy conservation was expressed and became dimensionless using dimensionless parameters and solved by using appropriate boundary and jump conditions in matlab and mathematica software. after solving the equations, the distribution of temperature and mass fraction of the components was presented and the effect of some important parameters such as lewis number and mass particle concentration was investigated. it was observed that with increasing lewis number from 0.6 to 1.4 at 300 g/m3, the flame temperature decreased from 3600 k to 3050 k, also the reduction of mass diffusion caused the flame position to be transferred to the oxidizer nozzle. also with an increasing particle diameter of fuel from 2μm to 200μm, the temperature and position of the flame were shifted from 3600 k and -1.8 mm to 3400 k and -1 mm, respectively.