| Περίληψη: | Η διερεύνηση των φαινομένων και των συνθηκών που οδηγούν στη σταθεροποίηση φλογών σε στερεά σώματα αποτελεί διαδεδομένο πρόβλημα που διερευνάται τόσο σε εργαστηριακό περιβάλλον όσο και σε πρακτικούς καυστήρες. Απώτερος στόχος της μελέτης τέτοιων διατάξεων σε εργαστηριακό επίπεδο είναι εύρεση κατάλληλων σχέσεων και η εξαγωγή συμπερασμάτων που μπορούν να γενικευθούν σε πρακτικούς καυστήρες οδηγώντας σε μείωση των εκπεμπόμενων ρύπων και αύξηση της απόδοσης της καύσης. Τις περισσότερες φορές στις πειραματικές διερευνήσεις τέτοιων καυστήρων οι αριθμοί Reynolds διατηρούνται χαμηλοί, όπως και οι πιέσεις, παρόλα αυτά τα συμπεράσματα που εξάγονται μπορούν να αξιοποιηθούν σε πλειάδα εφαρμογών της αεροναυτικής ή στον τομέα της παραγωγής ενέργειας.
Στη συγκεκριμένη εργασία διερευνώνται διαστρωματωμένες φλόγες μεθανίου/αέρα σε καυστήρα σταθεροποίησης με κεντρικό σώμα μέσω δακτυλιοειδών συρρεόντων δεσμών, με και χωρίς την επίδραση στροβιλισμού, με προσέγγιση αντιδράσεων πεπερασμένου ρυθμού και χρήση ημι-γενικού μηχανισμού χημικής κινητικής. Στόχος είναι πρώτον η διερεύνηση της επίδρασης της διαστρωμάτωσης στη δομή και την ευστάθεια της φλόγας χρησιμοποιώντας ένα καύσιμο που συχνά χρησιμοποιείται ως αναφορά τόσο για την καύση φυσικού αερίου όσο και τις θεμελιώδεις ιδιότητές του, του μεθανίου. Δεύτερον, πραγματοποιείται παραμετρική μελέτη της επίδρασης του στροβιλισμού στις ιδιότητες σταθεροποίησης καθώς και στην ευστάθεια της καύσης. Οι παραπάνω διερευνήσεις πραγματοποιούνται με χρήση του μοντέλου των μεγάλων δινών σε συνδυασμό με ένα μοντέλο αντιδράσεων πεπερασμένου ρυθμού και έναν ημι-γενικό μηχανισμό καύσης μεθανίου με 14 χημικά συστατικά. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών αξιολογούνται μέσω σύγκρισης με αντίστοιχα πειραματικά δεδομένα της βιβλιογραφίας, ώστε να αξιολογηθεί η επάρκεια των συγκεκριμένων μοντέλων στην προσομοίωση τέτοιων φλογών διαστρωμάτωσης. Τέλος, με χρήση ενός αλγεβρικού μοντέλου εξάγονται οι συγκεντρώσεις των χημειοφωταυγαζόντων συστατικών, οι οποίες αποτελούν ένα σημαντικό δείκτη των χαρακτηριστικών της καύσης τόσο στις προσομοιώσεις όσο και στις πειραματικές μετρήσεις. Οι παραπάνω προσομοιώσεις έγιναν με χρήση του εμπορικού πακέτου Ansys Fluent.
|
|---|
