بررسی عددی میدان دمایی و ساختار شعله آرام گاز متان و هیدروژن در جت‌های برخوردی مایل

امروزه شعله‌های پیش‌آمیخته دارای کاربردهای فراوان صنعتی می‌باشند؛ که در نتیجه افزایش کیفیت احتراق همراه با کاهش آلودگی این شعله‌ها مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این مطالعه برخورد دو جت شعله در زوایای متفاوت شبیه‌سازی شده است و ساختار شعله، دمای ماکزیمم شعله و میزان nox تولیدی در حالت شعله پیش‌آمیخته آرام، برای دو سوخت متان و هیدروژن ارائه شده است. هدف از این شبیه‌سازی، بررسی تاثیر زاویه بین دو مشعل و همچنین تاثیر پیش‌گرم کردن هوا و سوخت بر دمای ماکزیمم شعله و nox تولیدشده بوده است. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه بین دو مشعل، اختلاط جریان و جریان چرخشی بیش‌تر شده و دمای ماکزیمم شعله و مقدار تولید nox افزایش می‌یابد. با افزایش زاویه از 0 تا 180 درجه، بیشینه دمای شعله متان و هیدروژن به‌ترتیب 11.5 و 12.4 درصد افزایش پیدا می‌کند. همچنین با 400 کلوین افزایش دمای ورودی سوخت و هوا، مقدار دمای بیشینه شعله برای متان و هیدروژن به‌ترتیب 6 و 4 درصد افزایش می‎‌یابدکه در نتیجه منجر به افزایش قابل‌ملاحظه میزان nox تولیدی می‌گردد.

Numerical investigation of temperature field and laminar flame structure of inclined impinging jets of methane and hydrogen

Nowadays, premixed flames are broadly utilized in various residential/industrial applications. Therefore, simultaneously increasing the quality of combustion and reducing the pollution of these flames is of great importance. In this study, collisions of two flame jets of H2/CH4 have been simulated; and flame structure, temperature, and NOx emission are reported at different conditions. The main purpose of this work was to study the effect of angle between the burners and the effect of air and fuel preheating on the key design factors of impinging jets. It was observed that by increasing the angle between two burners, mixing and recirculating flow is enlarged, and the maximum flame temperature and NOx production is increased accordingly. By increasing the angle from 0 to 180 degrees, the maximum flame temperature of methane and hydrogen increases by 11.5 and 12.4%, respectively. Preheating showed that with 400 K increase in the fuel and inlet air temperature, the maximum flame temperature for methane and hydrogen increases 6% and 4%, respectively, which eventually results in a higher NOx.