اثر افزودن هیدروژن بر پاسخ دینامیکی شعله جریان متقابل پیش‌آمیخته‌جزئی

هیدروژن نقش کلیدی در کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی در انواع سامانه‌های تولید انرژی دارد. هرچند استفاده از سوخت هیدروژنی، وابستگی به سوخت‌های کربن‌دار را کاهش می‌دهد، اما با چالش‌های جدی همراه است. تغییر سوخت سامانه‌‌های تولید انرژی، از هیدروکربن‌های فسیلی کربن‌دار به هیدروژن، بدون شناخت تاثیرات دینامیکی این سوخت امکان‌پذیر نیست. در این پژوهش، به روش تجربی اثرات افزودن هیدروژن بر پاسخ دینامیک یک شعله جریان متقابل پیش‌آمیخته جزئی متان-هوا بررسی شده است. همچنین به کمک شبیه‌سازی عددی یک‌بعدی ساختار شعله پایا و بدون تحریک آکوستیکی شعله جریان متقابل متان-هوا تحت اثر افزودن هیدروژن آنالیز شده است. به کمک این روش، نقش افزودن هیدروژن بر نرخ آزادسازی حرارت شعله و تغییرات ضخامت ناحیه حرارتی شعله بحث شده است. یک آزمونگر شعله جریان متقابل با قابلیت تحریک آکوستیکی برای مطالعه تجربی اثرات افزایش هیدروژن بر شعله متان-هوا استفاده و روش نورتابی رادیکال ch* برای استخراج پاسخ دینامیک شعله به‌کار گرفته شد. نتایج نشان داد، با افزایش هیدروژن به شعله، شدت تابش رادیکال ch* در حالت بدون تحریک آکوستیک، کاهش می‌یابد؛ اما در مواجهه با امواج آکوستیک، دامنه نوسانات نرخ آزادسازی حرارت و شدت تابش رادیکال ch* افزایش خواهد داشت. این امر سبب افزایش مقدار تابع پاسخ شعله با افزودن هیدروژن خواهد بود.

the effect of hydrogen addition on the acoustic response of a partially premixed counterflow flame

hydrogen plays a key role in reducing reliance on fossil fuels in various energy production systems. while its use offers a promising alternative to carbon-based fuels، it presents significant challenges. the transition from carbon-rich hydrocarbons to hydrogen-based energy systems requires a thorough understanding of its dynamic effects. this study investigates the impact of hydrogen addition on the dynamic behavior of a partially premixed methane-air counterflow flame through experimental analysis and one-dimensional numerical simulations. the study examines the steady-state flame structure and response without acoustic excitation، assessing the influence of added hydrogen on the flame's heat release rate and thermal region thickness. employing an acoustically excitable counterflow flame burner setup، the effects of increasing hydrogen content on methane-air flames are explored، and their dynamic response is analyzed using the ch* radical chemiluminescence method. the findings reveal that while hydrogen addition reduces the intensity of ch* radical emission in the absence of acoustic excitation، exposure to acoustic waves amplifies oscillations in the heat release rate and ch* radical emission intensity. this underscores the enhanced flame response function with hydrogen addition.