بررسی عملکرد جریان غیر احتراقی ناشی از چرخاننده یک‌طبقه و دوطبقه در یک میکرومحفظه با استفاده از روش شبیه‌سازی عددی

ایجاد جریان چرخشی در محفظه‌های احتراق یکی از روش های افزایش بازده احتراق محسوب می‌گردد. استفاده از چرخاننده یکی از روش های ایجاد جریان چرخشی در محفظه‌های احتراق می‌باشد. اساس کار چرخاننده، ایجاد یک جریان چرخشی با استفاده از پره‌های زاویه‌دار بوده که با ورود به محفظه موجب ایجاد یک ناحیه جریان چرخشی می‌شود. این جریان چرخشی، به نوبه خود سبب اختلاط بهتر می‌شود و متعاقبا موجب بهبود فرایند احتراق می‌شود. مهمترین و چالش‌برانگیزترین روش، تغییر در هندسه چرخاننده می‌باشد. استفاده از چرخاننده دوطبقه، نوآوری جدیدی در طراحی چرخاننده شناخته می‌شود. تعامل بین چرخاننده داخلی و بیرونی، شناسایی نواحی گردش مجدد تشکیل شده و تغییرات شدت آشفتگی در استفاده از چرخاننده دوطبقه و بررسی تغییرات عدد چرخش از جمله مواردی می‌باشد که در این مقاله مورد بررسی قرار می‌گیرند. نتایج مقایسه بین چرخاننده یک‌طبقه و دوطبقه نشان می‌دهد که چرخاننده تک‌طبقه ناحیه گردش مجدد بزرگتر و شدت چرخش بیشتری نسبت به چرخاننده دوطبقه ایجاد می‌کند. علاوه بر نواحی گردش مجدد موجود در محفظه احتراق دارای چرخاننده تک‌طبقه، چهار ناحیه گردش مجدد دیگر بعد از چرخاننده دوطبقه تشکیل می‌شود که می‌تواند موجب پایداری شعله گردد. از طرفی استفاده از چرخاننده دوطبقه، انرژی جنبشی آشفتگی را  تا 75 % و همچنین شدت آشفتگی را تا 60 % افزایش می‌دهد. افزایش این دو پارامتر موجب افزایش میزان اختلاط، و دستیابی به توزیع یکنواخت سرعت محوری در فاصله کوتاه‌تری از محفظه می‌گردد.

performance analysis of non-reacting flow of a single and double swirler in a microchamber using numerical simulation method

creating swirl flow in combustion chambers is a method to enhance combustion efficiency. one way to achieve this is through the use of a swirler, which generates swirling flow using angled vanes. this swirling flow leads to better mixing and subsequently improves the combustion process. researchers have explored various methods to increase the mixing of the flow passing through the swirler, with one of the most challenging and significant methods being changes in swirler geometry. using a double swirler is a novel approach in swirler design. this paper examines the interaction between inner and outer swirlers, identifies recirculation zones, and studies changes in swirl number. the comparison between single and double swirlers in this paper shows that a single swirler creates a larger recirculation zone and higher swirl intensity, contributing to flame stability. additionally, four new recirculation zones are formed after the double swirler, which also enhances flame stability. the use of a double swirler increases turbulent kinetic energy by up to 75% and turbulence intensity by up to 60%, resulting in better fuel-air mixing and achieving a uniform axial velocity distribution in a shorter distance from the combustion chamber.