استخراج ضرایب نرخ واکنش‌های کلی چند‌مرحله‌ای احتراق سوخت‌های هیدروکربنی متناظر با شرایط عملکردی محفظه برای پیش‌بینی آلاینده‌ها

در این مقاله یک روش عددی جهت استخراج ضرایب نرخ واکنش‌های کلی چند‌‌مرحله‌ای دلخواه برای احتراق هر سوخت هیدروکربنی با هوا متناسب با شرایط عملکردی ارایه و پیاده‌سازی شده است. اساس روش عددی بر اجرای هم‌زمان دو حل‌گر یکی حل‌گر میدان احتراقی و دیگری حل‌گر بهینه‌ساز عددی استوار است. برای حل میدان احتراقی از یک حل‌گر راکتور کاملاً مخلوط شده استفاده شده که هر یک از سینتیک شیمیایی کامل، اسکلتی یا کاهش یافته را می‌تواند به‌عنوان معیار در نظر گیرد. انتخاب ضرایب نرخ واکنش‌های کلی چند‌مرحله‌ای از پیش تعریف شده به‌عنوان متغیرهای طراحی بهینه‌ساز تکامل تدریجی و در نظر گرفتن اختلاف غلظت مواد حاصل از احتراق به‌دست‌آمده از سینتیک مبنا و مکانیزم چند‌مرحله‌ای به‌عنوان تابع هدف، مقادیر بهینه ضرایب نرخ را متناظر با شرایط عملکردی دلخواه ایجاد می‌کند. برای بررسی اعتبار و کاربرد این روش، سه مکانیزم کلی پنج مرحله‌ی برای احتراق متان با هوا متناسب با سه فشار عملکردی 1، 6.28 و 30 اتمسفر در محدوده نسبت هم‌ارزی 0.4-1.0 جهت پیش‌بینی انتشار آلاینده‌های مونوکسیدنیتروژن و مونوکسیدکربن استخراج شده است. غلظت تمامی مواد حاصل از احتراق از جمله آلاینده‌های مونوکسیدنیتروژن و مونواکسید‌کربن و دمای شعله به‌دست آمده از مکانیزم‌های پنج مرحله‌ای ارایه شده با دقت بالایی با نتایج به‌دست آمده از مکانیزم کامل جی.آر.آی-3 تطابق دارد. یک مطالعه عددی مقایسه‌ای با استفاده از کد دینامیک سیالات محاسباتی برای یک محفظه احتراق آزمایشگاهی با به‌کارگیری مدل پنج مرحله‌ای تولید شده و یک مکانیزم کلی هشت مرحله‌ای تابع فشار (پیشنهاد شده توسط نووسیلوو) در فشار عملکردی 6.28 اتمسفر، انجام شده است.