تحلیل تاثیر توزیع هوای متغیر بر جریان واکنشی محفظه احتراق مدل توربین گاز

هدف از مقاله حاضر بررسی اثر تغییر درصد دبی هوای توزیع شده از طریق چرخاننده، فواره های اولیه و فواره های رقیق سازی بر مشخصات جریان واکنشی و آلاینده های NO و CO در یک محفظه احتراق مدل توربین گاز است. برای حل معادلات حاکم از شبکه بندی منظم حجم محدود استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان به صورت ضمنی خطی سازی شده و به صورت مرتبه دو گسسته سازی شده اند. جملات نفوذی در معادلات انتقال با استفاده از روش گسسته سازی مرکزی و عبارات جابه جایی به صورت مرتبه دو بالادست گسسته شده اند. در شبیه سازی عددی جریان دوفاز واکنشی این محفظه احتراق، از مدل آشفتگی Realizable، مدل احتراقی فلیملت پایا و مدل تشعشعی جهت های مجزا استفاده شده است. پاشش قطرات سوخت مایع و محیط دوفازی قطره و هوا توسط روش اویلر-لاگرانژی مدل سازی شده است. پژوهش حاضر برای چهار حالت مختلف تزریق هوا انجام شده است که در حالت اول شرایط مرزی منطبق بر شرایط آزمایشگاهی بوده و پس از اعتبارسنجی نتایج حل عددی با داده های تجربی، حالت های بعدی بررسی شده اند. حاصل تحقیق حاضر، مقایسه توزیع سرعت، دما، درصد کسر جرمی دی اکسید کربن، منوکسید کربن و اکسید نیتروژن در مقطع خروجی، به همراه نحوه شکل گیری ساختار جریان در مقطع طولی محفظه احتراق، در چهار حالت تزریق هواست. نتایج نشان می دهند که توزیع هوای شرایط آزمایشگاهی به صورت بهینه نیست. در حالتی که دبی هوای بیشتری از فواره های اولیه به محفظه احتراق وارد شود، آلاینده NO کمتری تولید می شود و توزیع دمای مقطع خروجی، از یکنواختی بیشتری برخوردار است. همچنین، در این حالت، فرآیند احتراق نسبت به شرایط آزمایشگاهی، کامل تر بوده و CO2 بیشتری تولید می شود.