بررسی تاثیر زاویه همگرایی-واگرایی بر مشخصه‌های احتراقی مخلوط پیش‌آمیخته هیدروژن - هوا در یک میکرولوله همگرا – واگرا

در مطالعه حاضر، مشخصه‌های احتراقی مخلوط پیش‌آمیخته هیدروژن-هوا در میکرولوله‌های همگراواگرا، با استفاده از شبیه‌سازی عددی فرایند احتراق، بررسی شده است. هدف این پژوهش بررسی تاثیر سرعت جریان ورودی و زاویه همگراییواگرایی بر مشخصه‌های احتراقی شامل بیشینه دمای شعله، موقعیت شعله، حدشعله‌وری بالا و ضخامت شعله در قطر در محدوده قطر خاموشی شعله است. معادلات حاکم به‌صورت سه‌بعدی و گذرا درنظر گرفته شده‌اند و از مکانیزم شیمیایی جزئی واکنش هیدروژن و هوا استفاده شد. نتایج نشان دادند که سرعت جریان ورودی بر موقعیت شعله درون میکرولوله تاثیر می‌گذارد و بیشینه دمای شعله متاثر از موقعیت قرارگیری شعله درون میکرولوله تغییر می‌کند. کمترین دمای شعله در یک نسبت هم‌ارزی مشخص زمانی ایجاد می‌شود که شعله در قسمت گلوگاه قرار گرفته باشد. مشخص شد که سرعت جریان ورودی و قسمت گلوگاه تاثیر مستقیمی بر ضخامت و کشیدگی شعله دارند. افزایش ضخامت و کشیدگی شعله در سرعت‌های زیاد، برای میکرولوله‌های با قطر گلوگاه کم، موجب بیرون زدن قسمتی از ناحیه احتراق از میکرولوله و درنهایت خارج شدن از حد شعله‌وری بالا می‌شود. از مقایسه نتایج با یک میکرولوله با مقطع ثابت و ابعاد مشابه مشخص شد که ایجاد ناحیه گلوگاه در میکرولوله‌ها موجب افزایش حد شعله‌وری بالا در آن‌ها می‌شود.

Numerical study of premixed hydrogen/air combustion characteristics in a converging - diverging micro tube

In the present study, combustion characteristics of premixed hydrogenair mixture in converging diverging microtubes were investigated using numerical simulation of combustion process. The purpose is investigation of the effect of inlet velocity and convergingdiverging angle on the combustion characteristics consist of maximum flame temperature, flame position, upper flammability limit and flame thickness. Governing equations were considered as three dimensional and transient with detailed chemistry mechanisms. Results showed that inlet velocity affect flame position in the microtube and maximum flame temperature related on the flame position will change. Minimum flame temperature in a specific equivalence ratio were occurred when the flame placed in the convergingdiverging section. Inlet velocity and throat section have a direct effect on the flame thickness. Increasing the flame thickness at high inlet velocities for microtubes with low throat diameter causes to blow out a part of the flame. Compared to a microtube with the same dimensions, it was found that making a throat zone in the microtubes causes to increase the upper flammability limit.