بررسی عددی تاثیر میدان مغناطیسی بر شعله هیدروژن

در این مقاله، تاثیر میدان مغناطیسی بر شعله نفوذی هیدروژن (کسر حجمی 0/3 هیدروژن و 0/7 نیتروژن) بر پارامترهایی چون شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و میزان هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق مورد بررسی قرار می­گیرد. برای این منظور میدان مغناطیسی با مقادیر 0/5، 1، 1/5، 2، 3 و 4 تسلا به­طور مستقیم بر شعله اعمال و مشاهده می­شود که با اعمال میدان مغناطیسی شکل شعله کوچکتر شده و ارتفاع آن کاهش می­یابد. همچنین مقدار هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق که در y=1 میلی‌متر اندازه گیری شده، کاهش می یابد. با اعمال میدان مغناطیسی در جریان، نیروی لورنتس تولید می شود که با جهت جریان مخالفت می کند. نیروی لورنتس ایجاد شده خود سبب تغییر در شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و محصولات احتراق می‌شود. به­عبارت دیگر این نیرو سبب برگشت هیدروژن نسوخته به‌سمت شعله می­شود. همچنین مقدار حرارت تولیدشده در اثر واکنش با افزایش میدان مغناطیسی افزایش می یابد و شعله نیز کوچکتر می شود. این نتایج اثبات می‌کند که اعمال میدان مغناطیسی بر شعله سبب احتراق کامل تر و بهینه تر می گردد. گفتنی است برای اعمال تاثیر میدان مغناطیسی بر معادلات حاکم (نیروی لورنتس و نرخ گرمایش ژول)، از برنامه‌نویسی سی. استفاده شده است.

Numerical investigation of magnetic field effect on hydrogen flame

In this article, effect of magnetic field on hydrogen diffusion flame (30% hydrogen volume fraction and 70% nitrogen volume fraction) in terms of flame shape, heat of reaction source and amount of unburnt hydrogen in products parameters is investigated. The magnetic field is applied directly to the flame region for the magnitude of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, and 3 tesla. It is found that the flame shape and the flame height become smaller with the application of magnetic field. It is also found that the magnetic field reduces the obtained unburnt hydrogen quantity at Y=1 mm. In fact, magnetic field presence produces Lorentz force which opposes the flow direction. Consequently, the more the magnitude of magnetic field, the more the reaction source heat and the shorter the flame height will become. These results represent that the magnetic field causes more complete combustion and less pollutant production. It is noted that magnetic field effect on governing equations, Lorentz force and Joule heating are added to the momentum and energy equation respectively by using C programming.