مطالعه عددی تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی مشخصه های دینامیک خاموشی- اشتعال مکرر برای احتراق پیش مخلوط رقیق هیدروژن/هوا در یک میکرو کانال گرم شونده

در تحقیق حاضر، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی مشخصه های پدیده خاموشی- اشتعال مکرر برای مخلوط رقیق هیدروژنهوا (با نسبت هم ارزی 0/5) در یک میکروکانال، تحت گرادیان دمایی معین، به صورت عددی بررسی شده است. در شبیه سازی عددی از فرمول بندی عدد ماخ پایین، سینتیک تفصیلی و ضرایب نفوذ مولکولی مختلف برای گونه ها استفاده شده است. با استفاده از پارامترهای دامنه و فرکانس استخراج شده از میدان جریان، مشخصه های این پدیده مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت جریان ورودی، دامنه پدیده خاموشیاشتعال مکرر افزایش می یابد، در حالی که فرکانس آن رفتاری کاهشیافزایشی دارد. به منظور مطالعه دقیق تر این پدیده، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی پدیده خاموشیاشتعال مکرر از دیدگاه واکنش های شیمیایی با استفاده از متغیر نرخ واکنش بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که در سرعت های بالای جریان ورودی، واکنش های تولید گونه های سبک تر نظیر oh و oh غلبه دارند، در حالی که در سرعت های پایین جریان ورودی، واکنش ها به تولید گونه های سنگین نظیر h2oho2 و h2o2 تمایل بیشتری دارند. همچنین، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی سرعت جبهه شعله انتشاری بررسی شده است. در سرعت های پایین جریان ورودی، شعله در مدت زمان بیشتری از یک چرخه مشاهده می شود، در حالی که در سرعت های جریان ورودی بالاتر، شعله سریع تر وارد ناحیه خاموشی می شود.

Numerical study of the inlet velocity effect on characteristics of Repetitive Extinction-Ignition Dynamics for lean premixed hydrogen-air combustion in a heated micro channel

In the present study, the effects of inlet velocity on characteristics of Repetitive ExtinctionIgnition Dynamics are numerically investigated. Hydrogenair mixture (with equivalence ratio = 0.5) enters into a heated micro channel with a prescribed wall temperature. Low Mach number approach is considered for governing equations in numerical simulation and also detailed chemistry, and different mass diffusivity of species is utilized. The dynamic behavior is studied by two parameter, amplitude and frequency. The results show that the amplitude of repetitive extinctionignition dynamics increases with increasing the inlet velocity, while the frequency has a descendingascending behavior. For detailed study of this phenomenon the chemical reaction approach is used by considering the reaction rate parameter. The results illustrate that for high inlet velocitis the reactions tend to produce light species such as O, H and OH. The effects of inlet velocity on flame propagation velocity are also studied. For lower inlet velocities, flame stays longer in an extinctionignition period in the channel, while increasing the inlet velocity causes the flame to extinguish faster.