بررسی اثر تخلخل در احتراق پیش‌مخلوط جریان متقابل ذرات ارگانیک

با توجه به نیاز روزافزون برای تحلیل واقعی‌تر شعله، در بررسی تحلیلی انتشار شعله، ذرات ارگانیک متخلخل در یک جریان متقابل پیش‌مخلوط همگن دوجزیی، متشکل از ذرات سوخت و هوا، مطالعه شده است. به‌دلیل فرض تک‌اندازه‌بودن ذرات متخلخل، از ذرات گیاه لایکوپدیوم در این بررسی استفاده شده است. این مطالعه در چارچوب یک مدل نفوذی‌حرارتی با فرض عدد لوییس واحد و نرخ کرنش ثابت است. پروفیل سرعت متغیّر و تابعی از x (فاصله از مرکز تقارن) فرض شده است. ساختار شعله نیز سه‌ناحیه‌ای در نظر گرفته شده است: ناحیه پیش‌گرم‌ـ ‌تبخیر، ناحیه نازک حدی واکنش و ناحیه پس از واکنش. عدد زلدویچ بزرگ انتخاب شده و از اتلاف حرارتی صرف‌نظر شده است. این مقاله به‌صورت تحلیلی، تغییرات دما و مکان شعله را برای ضرایب تخلخل گوناگون ارایه می‌دهد. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که با افزایش تخلخل، مقدار ماده در دسترس برای تبدیل‌شدن به گاز، کاهش می‌یابد. این کاهش باعث کاهش سرعت سوزش می‌شود؛ درنتیجه، مکان شعله به‌سمت سرعت‌های پایین‌تر حرکت می کند و دمای آن کاهش می‌یابد؛ همچنین میزان سوخت جامد باقی‌مانده و تبخیرنشده در محل شعله افزایش می‌یابد. این نتایج با فیزیک حاکم بر مسایل احتراقی و نتایج تجربی سازگار است.