موفقیت‌های تحلیل‌های cfd در رفع مشکلات کوره‌های صنعتی

در صنایع مختلف، کوره‌ها وظیفه تامین انرژی (غالباً از طریق احتراق) را بر عهده دارند. این تجهیزات از جنبه‌های مختلف فرایند انتقال حرارت، شکل، کاربرد و ... در دسته‌بندی‌های گوناگونی قرار می‌گیرند. استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd) ازجمله روش‌های اقتصادی و قابل‌اتکا در طراحی و بهینه‌سازی این تجهیزات به شمار می‌رود. در این تحقیق ابتدا مبانی روش‌های حل عددی و شبیه‌سازی cfd، روش‌های تفاضل محدود، المان محدود و حجم محدود به‌صورت مختصر معرفی و همچنین مرحله گسسته سازی معادلات شرح داده شده است. سپس مهم‌ترین پارامترهای موردنیاز برای شبیه‌سازی cfd کوره‌ها مورد توجه واقع شده‌اند. معادلات حاکم بر مسئله به تفکیک گازهای جریان یافته در محفظه کوره و سیال عبوری از داخل کویل با فرضیات مناسب تبیین شده‌اند. در مورد آشفتگی جریان‌های گاز و مایع توضیح داده شده و مدل‌های اغتشاش و دسته‌بندی انواع این مدل‌ها بیان و تعدادی از آن‌ها ازجمله مدل مشهور k-ε به‌صورت مجزا تشریح شده‌اند. با توجه به اینکه بخش اصلی حرارت در کوره‌ها، به روش تابشی انتقال می‌یابد، مدل‌های تشعشع، خصوصیات، فرضیات مزایا و معایب هریک به‌اختصار توضیح داده شده است. علاوه بر این، شرایط مرزی ورودی و خروجی برای جریان‌های تراکم پذیر و تراکم ناپذیر مورد بحث قرار گرفته و در ادامه دو روش حل اصلی فشارمبنا و چگالی‌مبنا در نرم‌افزارهای تجاری تبیین شده‌اند. علاوه بر موارد مذکور، پس از بررسی آماری مقالات و کتب چاپ شده در پایگاههای علمی، اقبال پژوهشی روی این موضوع مورد توجه بررسی گرفته است. با مروری بر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، تعدادی از شبیه‌سازی‌های انجام شده روی کوره‌ها، پارامترها و شرایط استفاده شده در این پژوهش‌ها مورد بحث قرار گرفته و می‌توانند در پژوهش‌های آینده مورد استفاده قرار گیرند. نهایتا با بررسی و مقایسه نتایج مربوط به پژوهش های انجام شده حول موضوع، مدل‌ها و پارامترهای لازم با توجه به امکانات کامپیوتری در دسترس و با درنظر گرفتن هزینه های محاسباتی، پیشنهاد داده شده‌اند.