Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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
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 κατάλλη...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15898 |
| id |
nemertes-10889-15898 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μοντέλο των μεγάλων δινών Πολυβηματική χημεία Ημιγενικοί μηχανισμοί Αλγεβρικό μοντέλο χημειοφωτάυγειας Large eddy simulations Multi step chemistry Semiglobal chemical kinetics Algebraic chemiluminescence model |
| spellingShingle |
Μοντέλο των μεγάλων δινών Πολυβηματική χημεία Ημιγενικοί μηχανισμοί Αλγεβρικό μοντέλο χημειοφωτάυγειας Large eddy simulations Multi step chemistry Semiglobal chemical kinetics Algebraic chemiluminescence model Μπακούρος, Θεόδωρος Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| description |
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. |
| author2 |
Bakouros, Theodoros |
| author_facet |
Bakouros, Theodoros Μπακούρος, Θεόδωρος |
| author |
Μπακούρος, Θεόδωρος |
| author_sort |
Μπακούρος, Θεόδωρος |
| title |
Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| title_short |
Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| title_full |
Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| title_fullStr |
Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| title_full_unstemmed |
Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| title_sort |
προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15898 |
| work_keys_str_mv |
AT mpakourostheodōros prosomoiōsēmetomontelotōnmegalōndinōntyrbōdōndiastrōmatōmenōnphlogōnmethaniouaerasekaustērastatheropoiēsēsmekentrikosōmamesōdaktylioeidōnsyrreontōndesmōnmekaichōristēnepidrasēstrobilismoumeprosengisēantidraseōnpeperasmenourythmouka AT mpakourostheodōros largeeddysimulationlesofturbulentstratifiedmethaneairflamesinacenterbodyannularcoflowburnerwithandwithouttheinfluenceofswirlusingafiniteratechemistryapproachandquasiglobalchemicalkinetics |
| _version_ |
1771297326254522368 |
| spelling |
nemertes-10889-158982022-09-05T20:13:27Z Προσομοίωση με το μοντέλο των μεγάλων δινών τυρβωδών διαστρωματωμένων φλογών 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 Large eddy simulation (les) of turbulent stratified methane/air flames in a center body annular coflow burner, with and without the influence of swirl, using a finite-rate chemistry approach and quasi global chemical kinetics Μπακούρος, Θεόδωρος Bakouros, Theodoros Μοντέλο των μεγάλων δινών Πολυβηματική χημεία Ημιγενικοί μηχανισμοί Αλγεβρικό μοντέλο χημειοφωτάυγειας Large eddy simulations Multi step chemistry Semiglobal chemical kinetics Algebraic chemiluminescence model 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. The investigation of the phenomena and the conditions leading to flame anchoring in bluff body geometries are a well-established testbed for studying and extracting information for practical combustor applications. The aim when studying such geometries in laboratory scale experiments, is to devise suitable correlations and conclusions that can be projected to industrial combustors leading to a decrease of the emitted pollutants and an increase in the overall combustion efficiency. Most often the laboratory scale experiments are conducted in low Reynolds number conditions, as well as low pressures, but the conclusions drawn can be very well extrapolated to industrial scale applications, like the aerospace and energy generation industries. In the present study turbulent stratified methane/air flames stabilized in a center body annular coflow burner, with and without the influence of swirl, using a finite-rate chemistry approach and quasi global chemical kinetics are being investigated. The aim is, on one hand, to consider the effect of fuel stratification in the structure and stability of the anchored flame, utilizing a popular model fuel, methane. Methane is often used as a reference fuel, both due to its neutral combustion behavior and its relevance to mixtures of natural gas. On the other hand, the effect of swirl is assessed in the flame structure and stability of operation. In the above-mentioned studies, the Large Eddy Simulation model is employed, along with a finite rate reaction model and a 14 species semi-global chemical mechanism. The results of the simulations are appraised against experimental data of the literature, in order to test the validity of the computational approach in modelling such flames. Lastly, the chemiluminescent emissions are estimated using an algebraic model, assuming quasi-steady state of the species concentrations. Those emissions are an important indicator of the flame structure, that is oftentimes measured experimentally or extracted from simulations. All the simulations were done using the commercially available code Ansys Fluent. 2022-03-02T12:28:26Z 2022-03-02T12:28:26Z 2022-03-09 http://hdl.handle.net/10889/15898 gr application/pdf |
