محاسبه صدا در شعله ی آزاد جت غیرپیش آمیخته با استفاده از ترکیب یک روش تحلیلی و شبیه سازی گردابه های بزرگ

در کار حاضر صدای احتراق ناشی از شعله ی آزاد غیرپیش آمیخته مغشوش محاسبه شده است. در بین روش هایی که برای محاسبه ی صدا وجود دارد، ترکیب حل تحلیلی معادله ی لایتهیل و شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی انتخاب شده است. به این صورت که معادلات جریان و احتراق با روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و یک مدل احتراقی نرخ محدود حل شده و پس از بررسی صحت حل انجام شده، عبارت های مربوط به چشمه های صدای احتراق شامل نوسان انتشار حرارت و نوسان تولید و مصرف گونه ها از نتایج آن استخراج شده است. در ادامه، فشار اکوستیک ناشی از این چشمه ها در دوردست با حل تحلیلی معادله لایتهیل با تابع گرین و با فرض فشردگی شعله به دست آمده است. سپس مقدار شدت صدا با نتایج تجربی مقایسه شده و در بازه ای از فرکانس ها تطابق نسبتا خوبی داشته است. نتایج نشان می دهند که استفاده از این روش تحلیلی و فرض فشردگی شعله، در عین حال که هزینه محاسباتی کمی را در محاسبه ی فشار اکوستیک نسبت به حل عددی معادله ی لایتهیل تحمیل می کند، می تواند نتایج قابل قبولی را نیز در محاسبات اکوستیک ارائه دهد. همچنین صدای ناشی از نوسان تولید و مصرف گونه ها در مقابل نوسان انتشار حرارت ناچیز بوده و قابل چشم پوشی است.

Noise calculation in a turbulent nonpremixed flame using a hybrid analyticalLES method

In the present work, the noise of a turbulent nonpremixed free flame is calculated. A Hybrid method with Lighthill analogy along with a CFD simulation is used to evaluate combustion noise. In this way, the reactive flow equations are solved by the Large Eddy Simulation and Partially Stirred Reactor model to simulate the interaction of turbulence and reaction. Then the combustion noise source terms including heat release fluctuation and nonisomolar combustion are extracted and used as the sources of Lighthill analogy. The assumption of compact flame is applied to the Lighthill equation and the Green function is used to calculate far field pressure fluctuations. It was shown that in low and medium frequency sound pressure level is in a good agreement with experimental data. By the way at the high frequencies the pressure level does not follow the experimental data. This discrepancy can be related to the compact flame assumption used in analytical solution. The results show that this analytical method can produce acceptable results with a low computational cost. Also, the noise emitted by the nonisomolar fluctuations is negligible against that of heat release fluctuations and can be ignored.