مطالعه جریان واکنشی در ماده متخلخل در مقیاس حفره با در نظر گرفتن اثرات اغتشاش در جریان

این مقاله به بررسی شبیه سازی جریان واکنشی مخلوط هوا/متان در مقیاس حفره با هدف بررسی اثرات چند بعدی و توربولانس در مقیاس حفره می پردازد. ماده متخلخل در این مطالعه به صورت آرایش شطرنجی سیلندر‌‌های مربعی شکل در نظر گرفته شده است. نتایج مربوط به انرژی جنبشی توربولانسی، دما، ساختار شعله، ضخامت شعله و سرعت شعله در نسبت‌‌‌های هم ارزی متفاوت آورده شد‌‌ه‌اند. انرژی جنبشی توربولانسی در امتداد مشعل در اثر سیلندر‌‌های جامد تولید شده و مقدار آن افزایش می یابد تا این که یک پرش ناگهانی را در مکان شعله در اثر افزایش سرعت به دلیل انبساط حرارتی ناشی از احتراق نشان می دهد. در تحقیق حاضر نشان داده شده است که در نسبت‌‌‌های هم ارزی بالا اثرات توربولانس چشم‌گیر است. به دلیل افزایش اثر توربولانس در نسبت‌‌‌های هم ارزی بالاتر روند تغییرات ضخامت شعله با نسبت هم ارزی بر خلاف جریان آرام می باشد و با افزایش نسبت هم ارزی ضخامت شعله افزایش می یابد. همچنین نشان داده شده است که سرعت شعله بی-بعد و دمای اضافی در نسبت‌‌‌های هم ارزی پایین‌تر به دلیل اتلاف حرارت کمتر از بالادست مشعل بیشتر از نسبت‌‌‌های هم ارزی بالاتر است. ساختار دو بعدی شعله در داخل حفره ‌‌های ماده متخلخل با استفاده از خطوط هم دما در این تحقیق نشان داده شده است.