احتراق پیش آمیخته در ناحیه متخلخل، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (احتراق پیش آمیخته)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی احتراق پیش آمیخته (premixed combustion) در ناحیه متخلخل (porous) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

هندسه سه بعدی مدل حاضر با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) انجام شده است. هندسه شامل دو بخش است؛ به طوری که بخش پایینی پیش‌گرم می‌شود و بخش بالایی آن یک منطقه سوختن پایدار است.

مش بندی مدل حاضر با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (Ansys Meshing) انجام شده است. مش بندی مدل از نوع با سازمان بوده و تعداد 8700 ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

هدف از این شبیه سازی، مدل کردن احتراق پیش آمیخته ساده در یک منطقه متخلخل است، و مشاهده این که چگونه یک منطقه متخلخل بر دمای احتراق تأیر می‌گذارد و آن را پایدار می‌کند.

این شبیه سازی مربوط به یک مشعل تثبیت شده ماتریس (matrix-stabilized burner) است و نتایج با همان احتراق پیش آمیخته بدون تخلخل مقایسه می‌شود. مدل انتقال گونه‌ها (species transport) استفاده شده است.

جریان مخلوط با کسر جرمی متان 0.23 و کسر جرمی اکسیژن 0.77 وارد دامنه محاسباتی می‌شود. سپس با استفاده از مدل فرعی جرقه اشتعال (ignition spark)، فرآیند احتراق آغاز می‌شود.

همچنین گرانش -9.81 m/s² در راستای محور y در نظر گرفته می‌شود. علاوه براین، مدل SST k-omega برای حل معادلات سیال آشفته استفاده می‌شود.

نتایج

در پایان فرآیند حل، کانتورهای (contour) سه بعدی سرعت و کسر حجمی (volume fraction) هوا و آب، و یک انیمیشن به دست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد که ناحیه متخلخل بر دمای استاتیکی تأثیر می‌گذارد، با کاهش دما و ایجاد احتراق با یکنواختی و پایداری بیشتر نسبت به ناحیه بدون تخلخل.