شبیه سازی شعله نفوذی متان/ هیدورژن با استفاده از مدل‌های احتراقی فلیملت پایا و ناپایا

کاهش آلاینده‌های محیط زیست ناشی از احتراق در سیستم‌های نیرو محرکه یکی از چالش های اساسی محققان است. برای اطلاع از منابع این آلایندهها، پیش‌بینی دقیق محصولات و دمای میدان احتراق امری ضروری است. به همین دلیل، در سال‌های اخیر، شبیه‌سازی جریان‌های احتراقی مغشوش مورد توجه واقع شده است. برای شبیه‌سازی این جریانها به یک مدل احتراقی مناسب، نیاز است. مدل فلیملت، به دلیل ویژگی‌های متعدد ازجمله جداکردن واکنش‌های شیمیایی از میدان مغشوش، یکی از پرکاربردترین مدل‌های ارائه شده در مقالات است. همچنین، فرض حالت ناپایا در مدل‌سازی پدیده‌های شیمیایی کندی مانند تشکیل آلاینده‌ها نتایج بهتری نسبت به فرض حالت پایا پیش بینی می کند. هدف از این مقاله مشاهده‌ کاربرد مدل فلیملت پایا و ناپایا در شبیه‌سازی شعله‌های نفوذی مغشوش بلاف بادی است. پیشبینی دما و کسرمخلوط متوسط محاسبه شده با استفاده از مدل فلیملت پایا، هم خوانی خوبی را با نتایج تجربی نشان می‌دهد. شبیه‌سازی‌های حالت پایا با استفاده از دو مکانیزم شیمیایی gri3.0 و gri2.11، کسر‌جرمی گونه‌ no را خیلی بیشتر از مقدار واقعی پیش‌بینی می‌کند. در عین حال، کسر جرمی گونه‌ no در مدل فلیملت ناپایا با استفاده از مکانیزم gri2.11، با داده‌های تجربی همخوانی خوبی دارد. در نتیجه اثرات گذرایی در فرایند‌های کندی مانند تشکیل no باید درنظر گرفته شود.

Simulation of a CH4/H2 Diffusion Flame using Unsteady and Steady Flamelet Combustion Models

Reduction of environmental pollutants caused by combustion in power plant systems is one of the main challenges for the researchers. To pinpoint the mechanisms of formation and transport of combustion pollutants, it is necessary to have an accurate prediction of temperature field and combustion productsFor this reason, simulation of turbulent combustion flows has attracted much attention in recent years. An appropriate combustion model is required for simulation of these flows. Flamelet model is the most favorite combustion model, due to inherent separation of the turbulent flow field and the chemical reactions. Moreover, the consideration of unsteady flamelet in modeling complex physical phenomena such as radiation heat transfer and slow chemical processes (of pollutants) leads to better results than the steady flamelet assumptionThe purpose of this study is to investigate the application of steady and unsteady flamelet models in the simulation of turbulent diffusion bluff body flame. Predictions of temprature and mean mixture fraction using steady flamelet model have shown very good agreement with experiment data. NO mass fraction in steadystate simulations using two different chemical mechanisms GRI3.0 and GRI2.11 is over predicted.  While NO mass fraction in the unsteady flamelet modeling using mechanism GRI2.11 have shown good agreement with the experimental data. Thus, unsteady effects are important in slow processes such as the formation of NO.