اثر میزان پیچش جریان بر احتمال اشتعال موفق و نحوه انتشار هسته اولیه شعله در مشعل پیچشی دوگانه امیرکبیر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه امیرکبیر دانشکده هوافضا

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22034/jfnc.2023.392093.1347

چکیده

در این مقاله، تأثیر میزان پیچش جریان بر الگوی اختلاط، احتمال اشتعال موفق و نحوه انتشار شعله در یک مشعل گازی غیرپیش‌آمیخته با سوخت گاز طبیعی، با استفاده از شبیه‌سازی عددی، تصویربرداری دیجیتال و سرعت بالا، اندازه‌گیری، و مورد بررسی قرار گرفت. نقشه‌های احتمال اشتعال موفق با تغییر موقعیت جایگاه جرقه‌زن در جهات محوری و شعاعی اندازه‌گیری و میدان جریان و الگوی اختلاط با استفاده از شبیه‌سازی عددی بررسی شدند. به منظور بررسی نحوه انتشار هسته اولیه شعله، تصویربرداری دیجیتال با سرعت بالا مورد استفاده قرارگرفت. بر اساس نمودارهای احتمال اشتعال موفق سه ناحیه تعریف شد. اولین ناحیه تحت عنوان ناحیه غیرمؤثر نام‌گذاری شده است که در آن احتمال موفقیت اشتعال کمتر از 20% می‌باشد. ناحیه دوم ناحیه گذار نام دارد که در آن احتمال اشتعال موفق بین 20% تا 80% است و موفقیت اشتعال به مقدار زیاد به موقعیت جرقه‌زن وابسته است. ناحیه سوم ناحیه احتمال بالا است که در آن احتمال موفقیت اشتعال بیشتر از 80% می‌باشد. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که افزایش عدد پیچش جریان باعث افزایش نرخ اختلاط می‌شود، اما باعث بهبود توزیع احتمال اشتعال موفق نمی‌شود. در واقع، با مقادیر عدد پیچش بالا، ناحیه احتمال بالا کوچک می‌شود، اما در جریان‌های با مقادیر عدد پیچش کمتر، ناحیه احتمال بالا توزیع گسترده‌تری در خروجی مشعل داشته، و ویژگی‌های اشتعالی بهتری را شامل می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of swirl intensity on ignition probability and kernel propagation in ADSB (Amirkabir Double Swirl Burner)

نویسندگان [English]

  • Hamid reza Tajik 1
  • Sadegh Tabejamaat 2
  • alireza Fazlollahi-Ghomshi 2
1 Amirkabir university of Technology Aerospace faculity
2 Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

In this paper effect of swirl number on mixing structure and ignition probability in turbulent non-premixed natural gas/air flame have been investigated. The flames are visualized by a digital camera and inverted by Abel transformation. Maps of ignition probability are measured by changing the spark position axially and radially while the flow field and mixing topology are established using numerical simulation. In order to study the kernel propagation high speed camera was used. Three zones were defined based on probability of successful ignition. First one called ineffective zone where probability of successful ignition was less than 20%. Second one called transition zone where probability of successful ignition was between 20% and 80% in which successful ignition is highly dependent to the spark location. And third one called high probability zone where probability of successful ignition was more than 80%. It was found that although the increment of swirl number improves the rate of mixing, it does not result in a better distribution of successful ignition probability. In fact, in high swirl numbers the high probability region is very small but at some lower levels the high probability region is distributed at the burner exit resulting better ignition characteristics.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ignition
  • swirling flame
  • non-premixed combustion
  • kernel propagation
  • numerical simulation