آموزش شبیه سازی انتقال حرارت احتراق گردابه ای در یک محفظه

احتراق یا سوختن نتیجه یک فرایند شیمیایی گرمازا میان یک ماده سوختنی و عامل اکسیدکننده‌ است که با تولید گرما و تغییر شیمیایی مواد اولیه همراه می‌شود. آزاد کردن گرما می‌تواند با تولید نور به صورت شعله یا درخشش باشد. مواد سوختنی پر کاربرد معمولاً از ترکیب‌های آلی (به ویژه هیدروکربن‌ها) به صورت گازی، مایع یا جامد درست شده‌اند. همان‌طور که گفته شد، سوختن یک نوع واکنش اکسایش است؛ اما به خاطر سرعت بالای واکنش که منجر به تولید گرمای زیاد در زمان اندک و بالا رفتن دمای محیط واکنش و ایجاد نور و شعله می‌شود در دسته‌ای خاص قرار می‌گیرد. طراحی محفظه احتراق همواره به عنوان پرچالش ترین بخش طراحی توربین گاز شناخته شده است.

محفظه احتراق گردابه‌ای نسل جدید محفظه‌ی موتورهای سوخت مایع می‌باشد که در آن با چیدمان متفاوت انژکتورها، یک جریان گردابه‌ای درون محفظه احتراق ایجاد می‌کنند. این گردابه کمک زیادی به خنک‌کاری و افزایش میزان اختلاط مولفه‌های پیشرانه در محفظه احتراق می‌کند و می‌توان در یک محفظه با حجم کوچک، یک احتراق کامل ایجاد نمود.

در این آموززش سعی شده است تا احتراق در یک محفظه متفاوت نسبت به دیگر محفظه های احتراق که به منظور ایجاد احتراق گردابه ای طراحی شده است، توسط نرم افزار Ansys Fluent شبیه سازی گردد.

هندسه و شبکه بندی

هندسه مورد نیاز برای شبیه سازی احتراق گردابه ای شامل یک محفظه احتراق بوده که هندسه آن تماما در نرم افزار Gambit طراحی و شبکه بندی مورد نیاز نیز توسط همین نرم افزار برای این هندسه تولید شده است. شبکه بندی تولید شده برای این هندسه از نوع بدون سازمان بوده و تعداد کل سلول های ایجاد شده برای این هندسه برابر  379535 سلول می باشد.

مدل مورد استفاده

برای تحلیل فرآبند احتراق در این پروژه از مدل Species Transport به‌صورت واکنشی استفاده شده است. در این مدل از یک مخلوط متان و هوا برای احتراق استفاده شده است. در این احتراق مدل Nox فعال شده و برای قسمت Turbulence Interaction Mode از روش Temperature استفاده شده است. همچنین به منظور بررسی برهمکنش شیمیایی- توربولانسی واکنش دهنده های احتراق از روش  Eddy-Dissipation استفاده شده است. برای تحلیل آشفتگی جریان حاصل از برهمکنش این جریان دوفازی از مدل ویسکوزیته توربولانسی K-epsilon Standard استفاده شده است. در نزدیکی دیواره نیز از تابع Standard Wall Function استفاده شده است. همچنین معادله انرژی نیز فعال شده است. لازم به ذکر است که برای تعیین تغییرات چگالی بر اثر دما از معادله حالت گاز ایده‌آل استفاده شده است.

مواد مورد استفاده در این تحلیل نیز شامل مواردی چون متان، اکسیژن، نیتروژن، بخار آب و …. بوده که در قسمت Material برای این تحلیل تعریف شده است.

شرایط مرزی

ورودی جریان برای این تحلیل به‌صورت Velocity Inlet برای هوای ورودی تعریف شده و برابر 50 m/s بوده دمای هوا نیز برابر 300 K  در نظر گرفته شده است. برای جریان سوخت ورودی نیز از شرط مرزی Velocity Inlet و به میزان 3 m/s با دمای 300 K استفاده شده است. خروجی دامنه حل جریان نیز به صورت Pressure Outlet  برای مخلوط حاصل از احتراق در نظر گرفته شده است.

روش حل و الگوریتم گسسته سازی

برای حل معادلات در این تحلیل از الگوریتم Simple استفاده شده است. هچنین از حلگر Pressure-Based  برای حل جریان استفاده شده است. برای گسسته سازی معادلات نیز از روش First Order Upwind  استفاده شده است.که تنها برای گسسته سازی معادلات فشار از Second Order استفاده شده است.

در انتها نیز نتایج به صورت کانتورهای سرعت، فشار و کانتورهای دمایی نشان داده شده اند.

پیشنهادات شرکت پردازشگران مهر

برای مدلسازی و شبیه سازی انتقال حرارت احتراق گردابه ای در یک محفظه در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) با ما تماس بگیرید. شرکت ما کارشناسان را در زمینه های مختلف مهندسی جمع آوری کرده است تا از کیفیت شبیه سازی CFD اطمینان حاصل شود. شرکت مهر اولین شرکتی است که شما می توانید با اطمینان خاطر سفارش پروژه CFD  خود را آنلاین انجام دهید. یکی از اهداف ما این است که استفاده از روش های قدرتمند محاسباتی دینامیک سیالات را افزایش داده و مهندسان و کسانی که به دنبال دانش حرفه ای در CFD هستند را آموزش دهیم.

شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی با خدمات ما آسان خواهد شد. برای آموزش کاربرد های CFD و نرم افزارهای شبیه سازی با ما تماس بگیرید. پیشنهاد ما به شما خدمات زیر است. آموزش فلوئنت ,آموزش دینامیک سیالات محاسباتی ,انجام پروژه فلوئنت,مشاوره CFD  ,شبیه سازی با فلوئنت,انجام شبیه سازی با  فلوئنت,مشاوره پایان نامه فلوئنت,آموزش پایان نامه فلوئنت. مهندسان با تجربه ما مشاوره پیشرفته و پشتیبانی فنی مناسب را برای پروژهای دانشگاهی و صنعتی در اختیار شما قرار خواهند داد. شرکت پردازشگران مهر دارای سال ها تجربه در مدیریت و انجام پروژه های CFD است. ما آماده ایم که بهترین خدمات شبیه سازی را در فیلدهای مختلف مهندسی به شما ارائه دهیم.