احتراق نیمه پیش آمیخته با استفاده از PDF، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه احتراق نیمه پیش آمیخته با استفاده از PDF

در این پروژه به شبیه سازی احتراق نیمه پیش آمیخته (Partially Premixed Combustion) با استفاده از مدل PDF با نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

هندسه دو بعدی این پروژه با نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده و مش آن را با نرم افزار ANSYS Meshing ایجاد کردیم. شبکه ساختار یافته بوده و تعداد سلول های محاسباتی 2352 می باشد.

روش های استفاده شده

پروژه حاضر از سه فاز مختلف تشکیل شده است. در مرحله اول، از مدل احتراق نیمه پیش آمیخته  برای به دست آوردن حل اولیه جریان و احتراق استفاده شده است. رفتار انرژی غیر آدیاباتیک (Non-adiabatic energy treatment) همراه با یک مدل تعادل شیمیایی (energy equilibrium)  برای مدل سازی فرآیند احتراق استفاده شده است. همچنین  انتقال گونه ها (species transport) را استفاده کرده ایم.

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 کردیم تا در محاسبات اصلی استفاده شود. همچنین برای مدل سرعت شعله آشفته از مدل زیمونت (zimont) استفاده کردیم.

جدول ISAT همراه با تراکم شیمی (Chemistry agglomeration) برای جدول بندی سینتیک های دقیق و کاهش هزینه محاسباتی بالا در رابطه با مدل سازی شیمی دقیق استفاده شد. استفاده از تراکم شیمی سرعت شبیه سازی را افزایش می دهد اما با افزایش خطا همراه است.

در نهایت، با پایان یافتن مرحله دوم شبیه سازی، مدل تراکم شیمی غیرفعال می شود، در همین حال، جدول ISAT که در مرحله دوم پر شده بود، همچنان برای به دست آوردن جواب دقیق نهایی استفاده می شود.

همچنین معادله انرژی برای محاسبه تغییرات دما ناشی از فرآیند احتراق فعال کردیم و از مدل توربولانسی Standard k-epsilon استفاده کردیم.

نتایج