احتراق غیر پیش آمیخته (Steady Diffusion flamelet)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه احتراق غیر پیش آمیخته (Steady Diffusion flamelet)

در این پروژه به شبیه سازی احتراق غیر پیش آمیخته (Non-premixed Combustion) در یک محفظه احتراق توسط نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم. در این شبیه سازی، فرض شده است که سوخت و هوا از مرز های متفاوتی وارد می شوند و بنابرین احتراق از نوع غیر پیش آمیخته است. .

هندسه دو بعدی این پروژه را با نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی سازی کردیم و مش محاسباتی آن را با نرم افزار ANSYS Meshing ایجاد کردیم. شبکه ایجاد شده از نوع سازمان یافته بوده و تعداد سلول های محاسباتی آن 63280 سلول می باشد.

روش های استفاده شده

از مدل احتراق غیر پیش آمیخته برای مدل سازی فرایند احتراق استفاده شده است. از رفتار غیر آدیاباتیک انرژی (Non-adiabatic energy treatment) و مدل پخش شعله پایا (steady diffusion flamelet) استفاده شده است. از انتقال گونه ها (species transport) استفاده شده است.

ابتدا یک مکانیسم Chemkin در فلوئنت خوانده و برای ایجاد شعله استفاده شده است. (یک برس شعله متلاطم را به عنوان مجموعه ای از شعله های آرام و گسسته مدل می کند.)

سپس در مرحله بعد، یک جدول PDF برای ذخیره داده های مربوط به تغییرات دما، چگالی مخلوط و کسر جرمی گونه های شیمیایی مختلف قبل از شبیه سازی ایجاد شده است تا در محاسبات اصلی استفاده شود.

معادله انرژی را جهت محاسبه تغییرات دما ناشی از احتراق فعال کرده ایم و از مدل توربولانسی Standard k-epsilon استفاده کردیم.

نتایج

پس از پایان فرآیند شبیه سازی، کانتورهای دما، سرعت، کسر جرمی گونه های مختلف و خطوط جریان به دست آمد. همانطور که در کانتور دما نشان داده شده است، دما در محفظه افزایش یافته است که نشان می دهد احتراق انجام شده است. همچنین جریان های ثانویه تشکیل شده در محفظه در خطوط جریان نشان داده شده است. این جریان های ثانویه نقش افزایش فرآیند اختلاط بین سوخت و هوا و در نتیجه افزایش فرآیند احتراق را دارند.