سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

توسعه کد پاسخ سریع مبتنی بر شبکه رآکتور شیمیایی و تحلیل محفظه احتراق توربینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
ایران، تهران، دانشگاه تهران، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشکده مهندسی هوافضا
10.22034/jfnc.2026.559273.1446
چکیده
محفظه احتراق توربین گاز به‌عنوان یکی از اجزا اصلی همواره موردمطالعه و بررسی بوده است. توزیع دما در محفظه احتراق از آن‌جهت دارای اهمیت است که نه‌تنها می‌تواند منجر به تغییر ترکیب گازهای خروجی گردد بلکه با آسیب به دیواره و یا پره‌های توربین خسارت زیادی به بار آورد. در میان روش‌های بررسی محفظه احتراق، روش تحلیلی بادقت مناسب و سهولت و سرعت بالا می‌تواند پاسخ مناسبی از عملکرد محفظه احتراق ارائه دهد. در این پژوهش در ابتدا توزیع هوای ورودی به محفظه احتراق استوانه‌ای آزمایشگاهی، توسط کد یک‌بعدی توسعه‌یافته بر بستر برنامه MATLAB مورد بررسی و اعتبارسنجی قرار گرفته است. سپس احتراق و توزیع دما در راستای محفظه توسط برنامه CANTERA و به‌وسیله شبکه رآکتورهای شیمیایی (CRN) حل شده و اعتبارسنجی شده است. در ادامه حساسیت پارامترهای کنترلی نظیر تعداد رآکتورها، دمای اولیه رآکتور، تعداد گام زمانی محفظه مورد بررسی قرار گرفت که نشان داد افزایش تعداد رآکتور تا 50 عدد اگر چه توزیع دمای بیشتری در راستای محفظه احتراق نشان می‌دهد، اما در دقت حل بی تاثیر بوده و حتی با کوچک‌شدن بیش‌ از حد رآکتور باعث خطای محاسباتی می گردد. تغییر دمای اولیه تا 2300 کلوین در دقت حل موثر نبود. همچنین افزایش 50 برابری گام زمانی از 100 تا 5000 گام تأثیری در دقت حل نشان نداد اما منجر به با افزایش 2 برابری، زمان پاسخ‌گویی برنامه شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Development of a Rapid-Response Code Based on a Chemical Reactor Network for the Analysis of a Turbine Combustor

نویسندگان English

Amirreza Ahmadi Tonekaboni
Masoud Eidi Attarzadeh
School of Aerospace Engineering; College of Interdisciplinary Science and Technology; University of Tehran; Tehran; Iran.
چکیده English

The gas turbine combustion chamber, as one of the key components, has been extensively studied. The temperature distribution in the combustion chamber is of great importance because it can not only lead to changes in the composition of exhaust gases but also cause significant damage to the chamber walls or turbine blades. Among the methods for investigating combustion chambers, analytical methods, with appropriate accuracy and high simplicity and computational speed, can provide an effective assessment of combustion chamber performance.In this research, the distribution of inlet air to a laboratory-scale cylindrical combustion chamber was initially investigated and validated using a one-dimensional code developed in the MATLAB environment. Subsequently, combustion and temperature distributions along the chamber were simulated and validated using the CANTERA software through a Chemical Reactor Network (CRN).Following this, the sensitivity of control parameters such as the number of reactors, the initial reactor temperature, and the number of time steps in the chamber was investigated. The results showed that increasing the number of reactors up to 50, although providing a more detailed temperature distribution along the combustion chamber, did not improve solution accuracy and even led to computational errors due to an excessive reduction in reactor size. Varying the initial temperature up to 2300 K had no noticeable effect on solution accuracy. In addition, a 50‑fold increase in the number of time steps from 100 to 5000 showed no improvement in solution accuracy but resulted in an approximately twofold increase in computational time.

کلیدواژه‌ها English

Keywords: Rapid-Response
Chemical Reactor Network (CRN)
Turbine Combustor
Combustion

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 خرداد 1405