فهرست مطالب

نشریه سوخت و احتراق
سال پانزدهم شماره 4 (پیاپی 41، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • قاسم حیدری نژاد*، حمید تجدد، محمد صفرزاده صفحات 1-19
    با قرارگیری آتش در محفظه، مشکلاتی همچون عدم دسترسی به آتش و عدم نشست ذرات اسپری منجر به تاخیر در خاموشی شعله می شود. از‏این‏ رو در این پژوهش با مطالعه عددی، رشد و گسترش حریق و اطفای آن با سیستم اطفای حریق مه آب با اثربخشی موقعیت نازل در آتش محافظت شده انجام شده است. مکان اثر نازل سیستم اطفای حریق مه آب تحت پنج موقیعت قرارگیری چهار طرف، حالت مرکزی و یک طرف، حالت مرکزی و چهار طرف، حالت یک طرف و حالت مرکزی ارزیابی و بررسی شده است. هندسه پژوهش یک اتاق بدون سقف بوده که در دیواره آن درب یا پنجره ای وجود ندارد. منبع سوخت در مرکز اتاق قرار داشته و صفحه ای در مرکز اتاق به عنوان سپر آتش (صفحه آتش محافظ ت شده) با ارتفاع 50 سانتی متر از کف اتاق (بر روی آتش) قرار دارد. با توجه به نتایج مشخص شد که سه حالت چهار طرف، حالت مرکزی و یک طرف و حالت مرکزی و چهار طرف به ترتیب بهترین حالت ها برای خاموشی آتش محافظ ت شده هستند که بعد از 22 ثانیه آتش را خاموش سازد. در مجموع، می توان گفت که حالت مرکزی و یک طرف با داشتن تعداد نازل کمتر می‏تواند بهترین عملکرد را به دنبال داشته باشد.
    کلیدواژگان: مطالعه عددی، سیستم اطفای حریق مه آب، آتش محافظت شده، دینامیک سیالات محاسباتی، نازل اسپری
  • عطاءالله پورمحمود*، علیرضا شکرزاده دمیرچی، محمد فرشچی صفحات 20-44

    یک پژوهش عددی، به منظور ارزیابی مشخصه های پاشش و اختلاط کرایوژنیکی یک انژکتور پیچشی هم محور، در شرایط فشاری فرابحرانی انجام شده است. بدین منظور از یک روش ترکیبی موسوم به شبیه سازی تطبیق مقیاسی (جهت مدل سازی عبارات آشفته)، معادله حالت سواو-ردلیک-وانگ (برای محاسبه خواص ترمودینامیکی)، پایگاه داده NIST (برای تخمین خواص انتقالی سیال کرایوژنیکی) و الگوریتم PISO (برای کوپلینگ سرعت-فشار) در حلگر جریان استفاده شده است. پژوهش حاضر که با درنظر گرفتن توامان پیچیدگی های هندسی انژکتور و رفتار کاملا غیرخطی ترمودینامیکی سیال از بسیاری از مطالعات پیشین متمایز است، دینامیک فرایند اختلاط فرابحرانی جت های پیچشی هم محور را با تحلیل کمی عبارات مولد ورتیسیته مشخصه بندی کرده است. نتایج حاکی از آن است که تنها عامل مولد ورتیسیته در محفظه چرخش انژکتور عبارت کج شدگی/ کشیدگی ورتیسیته است که اندازه آن در این ناحیه به صورت متوسط از مرتبه 106 است. در انتهای نازل انژکتور نیز اندازه دو عبارت گشتاور باروکلینیک و اتساع حجمی به مرتبه 108 می رسد که یک مرتبه بزرگتر از اندازه عبارت کج شدگی/کشیدگی ورتیسیته در مقطع محوری مفروض است؛ بدین ترتیب در انتهای نازل مکانیزم اختلاط توسط دو عبارت گشتاورباروکلینیک و اتساع حجمی کنترل می شود. مشاهدات عددی حاکی از آن است که اثرات گردابه های بازچرخشی تولید شده در مقابل دهانه خروجی انژکتور قابل توجه بوده و موجب تحریک و افزایش ده برابری سهم کشیدگی/ کج شدگی گردابه در تولید ورتیسیته نسبت به ناحیه انتهایی نازل انژکتور می شود. این مهم به همراه ناپایداری های هیدرودینامیکی کلوین-هلمهولتز نقش مهمی در اختلاط بهینه سوخت و اکسنده در مقابل دهانه انژکتور دارند.

    کلیدواژگان: انژکتور پیچشی هم محور، پاشش و اختلاط سیال کرایوژنیکی، شرایط فرابحرانی، بودجه ورتیسیته
  • سید امیرحسین زمزمیان*، محمدرضا واعظی جز، فریبا تاج آبادی، علی شه مرادی صفحات 45-60

    با افزودن انواع نانومواد به سوخت پایه دیزل، سوخت های غنی شده با نانومواد یا به طور خلاصه نانوسوخت حاصل می شود. این افزودنی ها به دلیل خصوصیات منحصربه فرد نانومواد، می توانند به طور قابل توجهی بر خصوصیات و رفتار سوخت تاثیر بگذارند. چگالی سوخت، گرانروی سینماتیکی، نقطه اشتعال و ارزش حرارتی برای سوخت های پایه و نیز برای نانوسوخت ها، از ویژگی های احتراق سوخت دارای اهمیت است. افزودن نانوذراتی مانند اکسیدگرافن و اکسید منگنز باعث بهبود خواص می شوند، این اثرات ممکن است متفاوت باشند اما علاوه بر این، نانومواد افزودنی می توانند رسانایی حرارتی و سرعت تبخیر سوخت پایه را بهبود ببخشند. هدف از انجام این تحقیق، مطالعه خواص فیزیکی-شیمیایی سوخت دیزل حاوی نانوذرات منگنزاکساید (MnOX) سنتز شده با غلظت ppm100 و گرافن اکساید (GO) با غلظت های ppm20 و 10 و هیبرید آنها است. تغییرات جزیی خواص فیزیکی شامل چگالی و گرانروی به ترتیب به میزان 2/0% و 6/0% برای نانودیزل های تهیه شده و نیز افزایش 7/7% ارزش حرارتی سوخت توسط بمب کالری متری برای نانودیزل حاوی نانوذرات هیبریدی منگنز اکساید وگرافن اکساید به صورت کاملا معلق و پایدار، گزارش شده است. از طرف دیگر آنالیزهای FESEM، BET و EDS برای مشخصه یابی سایز، مورفولوژی، مساحت سطح و درصد عناصر تشکیل دهنده نانوذرات، به کار گرفته شده است.

    کلیدواژگان: نانوسوخت هیبریدی، نانودیزل، ارزش حرارتی، نانوسیال سوختی، گرافن اکساید
  • احمد شاکر، سید عبدالمهدی هاشمی*، اسماعیل ابراهیمی فردویی صفحات 61-82

    در مطالعه حاضر تاثیر دمای پیش گرمایش اکسنده و کسر جرمی اکسیژن موجود در آن به عنوان پارامترهای اصلی و موثر بر احتراق بدون شعله گاز سنتز تحت شرایط سوخت- هوا، اکسیژن غنی و سوخت- اکسیژن بررسی شده است. شبیه سازی ها به وسیله حلگر شعله نفوذی جریان متقابل با استفاده از سینتیک شیمیایی GRI3.0 انجام شده است. به‎منظور تفکیک اثرات فیزیکی و شیمیایی جایگزینی CO2 با N2، از گونه مجازی VCO2 با خواص فیزیکی کاملا مشابه با CO2 بدون حضور در زنجیره واکنش ها استفاده شده است. مطابق با نتایج به دست آمده اثرات فیزیکی در دماهای اکسنده پایین تر و اثرات شیمیایی در دماهای اکسنده بالاتر غالب هستند. بررسی تاخیرتاخیر در اشتعال نشان دهنده آن است که تحت شرایط سوخت-اکسیژن، افزایش نسبت هیدروژن به مونوکسید کربن سوخت از 25/0 به یک و از یک به چهار به ترتیب منجر به کاهش فاصله محوری اشتعال از 4/0 به 39/0 و از 39/0 به 375/0 می شود. مقایسه میان کسر مولی اکسیژن اکسنده و دمای پیش گرمایش ورودی نشان می دهد که دمای پیش گرمایش تاثیر بیشتری بر پارامترهای ساختار جریان واکنشی نظیر تاخیر در اشتعال و حرارت آزاد شده دارد.

    کلیدواژگان: گاز سنتز، احتراق بدون شعله، مطالعه عددی، اثرات شیمیایی و فیزیکی، سینتیک شیمیایی
  • مقداد خیاط، هادی غائبی*، ابراهیم عبدی اقدم، سینا فیض اله زاده صفحات 83-107
    موتورهای دیزل به عنوان اصلی ترین منابع تولید انرژی و مصرف سوخت دیزل به شمار می آیند. به کارگیری از سوخت بیودیزل به عنوان بخشی از سوخت مصرفی موتورهای دیزل می تواند تاثیر مثبتی در کاهش به کارگیری از منابع فسیلی و انتشار آلاینده ها داشته باشد. به کارگیری از سوخت بیودیزل در کنار مزایای آن، دارای معایبی نظیر افزایش انتشار اکسیدهای نیتروژن می باشد که به عنوان یک گاز سمی تلقی می شود. محققان بسیاری افزودنی های متفاوتی در راستای پوشش بخشی از معایب سوخت بیودیزل ارایه داده اند. در این مقاله دو نوع افزودنی اکسیژن دار شامل دی متیل کربنات و ان بوتانول به صورت تلفیقی با مقادیر کم در سوخت های B2 (2 درصد بیودیزل و 98 درصد دیزل) و B5 (5 درصد بیودیزل و 95 درصد دیزل) مخلوط شدند. به کارگیری مقادیر کم این افزودنی ها می تواند موجب کاهش هزینه تولید سوخت شود. بر اساس نتایج به دست آمده، نمونه سوخت های B2D10N10 و B2D10N0 توانستند توان ترمزی موتور دیزل را به ترتیب حدود 12 و 10 درصد نسبت به سوخت B2 افزایش دهند. از طرفی استفاده از نمونه سوخت های حاوی افزودنی های ترکیبی دی متیل کربنات و ان بوتانول در سوخت B2 به طور متوسط حدود 18 درصد مصرف سوخت ویژه ترمزی را نسبت به سوخت دیزل و حدود 32 درصد نسبت به سوخت B2 کاهش داد. استفاده از افزودنی های ترکیبی دی متیل کربنات و ان بوتانول میزان بازده حرارتی را به طور متوسط حدود 15 الی 30 درصد نسبت به سوخت های دیزل، B2 و B5 افزایش داد. افزودن دی متیل کربنات و ان بوتانول به صورت ترکیبی در مقادیر کم موجب کاهش انتشار مونوکسیدکربن به میزان قابل توجه شد. بالاترین میزان انتشار دی اکسیدکربن در سوخت های حاوی ترکیبات ترکیبی دی متیل کربنات، ان بوتانول و B5 اتفاق می افتد که حدود 10 الی 15 درصد بالاتر از نمونه شاهد بود. طی فرایند بهینه سازی، نمونه سوخت B2D30N20 به عنوان فرمولاسیون بهینه در تلفیق سوخت دیزل، بیودیزل، دی متیل کربنات و ان بوتانول انتخاب شد.
    کلیدواژگان: بیودیزل، موتور دیزل، سوخت دیزل، دی متیل کربنات، ان-بوتانول
  • نجمه حاجی علی گل* صفحات 108-130
    از مهم ترین مشکلاتی که در سه دهه اخیر در توربین های گازی مشاهده شده، ناپایداری احتراق به علت رقیق سازی مخلوط سوخت و هوا است. ناپایداری احتراق در نتیجه تاثیر متقابل بین فرآیند احتراق و فرآیندهای دینامیکی جریان در محفظه پدید می آید. عوامل متعددی در ایجاد ناپایداری احتراق موثرند، از جمله عوامل که امروزه به عنوان چالشی اساسی در این زمینه مطرح است، امواج آنتروپی هستند. امواج آنتروپی به عنوان نواحی داغ در حال حرکت با اینرسی جریان شناخته می شوند. هدف مطالعه حاضر، بررسی اثر جریان آشفته و انتقال حرارت بر امواج آنتروپی با تغییر سرعت ورودی جریان و شرایط مرزی گرمایی دیواره های محفظه احتراق به وسیله شبیه سازی عددی است. از نرم افزار کدباز OpenFOAM برای شبیه سازی عددی استفاده می شود. برای تحریک آکوستیکی جریان، سرعت ورودی به صورت سرعت نوسانی با دامنه ها و فرکانس های مختلف اعمال خواهد شد. با توجه به اهمیت شبیه سازی دقیق جریان های آشفته احتراقی در حضور تحریکات آکوستیکی بدلیل اثر آکوستیک بر ساختارهای آشفتگی، در مطالعه حاضر از LES استفاده می شود. هم چنین به منظور درنظر گرفتن اثرات تراکم پذیری در احتراق، مدل تراکم پذیر احتراقی فلیملت ولر برای شبیه سازی جریان احتراقی مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بیشترین مقدار اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی در فرکانس تحریک رخ می دهد. فرکانس تحریک، فرکانس تعیین کننده سیستم است و انرژی عمده سیستم در آن حضور دارد و تحت بیشترین اثرات هیدرودینامیکی قرار می گیرد. با افزایش فرکانس تحریک، درصد اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی افزایش یافت، ازاین رو، احتمال حضور این امواج در فرکانس های کوچک تر بیشتر است. با افزایش فاصله از بالادست جریان، اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی افزایش یافت. مشاهده شد با افزایش سرعت ورودی از میزان اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی کاسته و بر اندازه موج آکوستیکی بازتاب شده و صدای آنتروپی افزوده خواهد شد. نتایج نشان داد زمانی که شرط مرزی دیواره از آدیاباتیک به انتقال حرارت همرفتی تغییر پیدا می کند، اثرات انتقال حرارت همرفتی بر دیواره ها موجب تخریب بیشتر موج در محفظه می شود.
    کلیدواژگان: صدای احتراق، ناپایداری احتراق، امواج آنتروپی، اضمحلال و پراکندگی، پاسخ شعله
  • حمیدرضا تاجیک، صادق تابع جماعت*، علیرضا فضل الهی قمشی صفحات 129-158
    در این مقاله، تاثیر میزان پیچش جریان بر الگوی اختلاط، احتمال اشتعال موفق و نحوه انتشار شعله در یک مشعل گازی غیرپیش آمیخته با سوخت گاز طبیعی، با استفاده از شبیه سازی عددی، تصویربرداری دیجیتال و سرعت بالا، اندازه گیری، و مورد بررسی قرار گرفت. نقشه های احتمال اشتعال موفق با تغییر موقعیت جایگاه جرقه زن در جهات محوری و شعاعی اندازه گیری و میدان جریان و الگوی اختلاط با استفاده از شبیه سازی عددی بررسی شدند. به منظور بررسی نحوه انتشار هسته اولیه شعله، تصویربرداری دیجیتال با سرعت بالا مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس نمودارهای احتمال اشتعال موفق سه ناحیه تعریف شد. اولین ناحیه تحت عنوان ناحیه غیرموثر نام گذاری شده است که در آن احتمال موفقیت اشتعال کمتر از 20 درصد است. ناحیه دوم ناحیه گذار نام دارد که در آن احتمال اشتعال موفق بین20 درصد تا 80 درصد است و موفقیت اشتعال به مقدار زیاد به موقعیت جرقه زن وابسته است. ناحیه سوم ناحیه احتمال بالا است که در آن احتمال موفقیت اشتعال بیشتر از 80 درصد است. نتایج این بررسی نشان می دهد که افزایش عدد پیچش جریان باعث افزایش نرخ اختلاط می شود، اما باعث بهبود توزیع احتمال اشتعال موفق نمی شود. در واقع، با مقادیر عدد پیچش بالا، ناحیه احتمال بالا کوچک می شود، اما در جریان های با مقادیر عدد پیچش کمتر، ناحیه احتمال بالا توزیع گسترده تری در خروجی مشعل داشته، و ویژگی های اشتعالی بهتری را شامل می شود.
    کلیدواژگان: اشتعال، شعله پیچشی، احتراق غیرپیش آمیخته، انتشار شعله، شبیه سازی عددی
|
  • Ghassem Heidarinejad *, Hamid Tajaddod, Mohammad Safarzadeh Pages 1-19
    When the fire is placed in the compartment, problems such as lack of access to the fire and lack of settling of spray particles lead to a delay in extinguishing the flame. Therefore, in this research, the growth and spread of the fire and its extinguishing with the water mist system with the effectiveness of the position of the nozzle in the shielded fire have been done using numerical study. The location of the effect of the water mist fire extinguishing system nozzle has been investigated under five case of four sides, central and one side, central and four sides, one side and central. The geometry of the research is a compartment without a roof and there is no door or window in the walls. The fuel source is located in the center of the compartment and there is a plate in the center of the room as a fire shield (protected fire plate) with a height of 50 cm from the floor of the room (on the fire). According to the results, it was found that the three cases of four sides, central mode and one side, and central mode and four sides respectively are the best modes for extinguishing the shielded fire, which extinguishes the fire after 22 seconds. In general, it can be said that the central and one-sided case with less number of nozzles can have the best performance.
    Keywords: Numerical Study, Water mist fire extinguishing system, Shielded fire, Computational Fluid Dynamics, Spray nozzle
  • Ata Poormahmood *, Alireza Shokrzadeh Damirchi, Mohammad Farshchi Pages 20-44

    A numerical study has been conducted to identify the cryogenic injection and mixing characteristics of a coaxial swirl injector under supercritical pressure. An improved formulation of the Reynolds-averaged Navier-Stokes turbulence models (to close the governing equations), Soave-Redlich-Kwong equation of state (to estimate thermodynamic properties), NIST database (to estimate transport properties) and PISO algorithm (for velocity-pressure coupling) are employed in the flow solver. The present study –distinguished from many other studies by considering real injectors’ geometrical complexities and propellants’ thermodynamic nonlinearities–characterizes supercritical mixing dynamics of the coaxial swirl jets through vorticity budget analysis. Results highlight the tilting/stretching term as the only mechanism of vorticity generation within the injector vortex chamber. At the injector nozzle, the baroclinic torque and volume dilatation terms control the mixing dynamics, too. Numerical observations indicate that the effects of recirculating bubbles (in front of the injector exit plane) are significant and improve the contribution of vortex stretching/tilting in terms of vorticity generation. In addition, the Kelvin-Helmholtz hydrodynamic instabilities also play an important role in the mixing process in the injector nearfield.

    Keywords: Coaxial Swirl Injector, Cryogenic injection, mixing, Supercritical Condition, Vorticity Budget
  • Seyed AmirHossein Zamzamian *, MohamadReza Vaezi Jaz, Fariba Tajabadi, Ali Shahmoradi Pages 45-60

    By adding nanomaterials to various diesel engine base fuels, one gets nanomaterials enriched fuels, or nanofuels in short. This addition may influence significantly the properties and behavior of the fuel due to unique properties of nanomaterials. The main purpose of this research is to study the physico-chemical properties of diesel fuel containing NPs of Manganese Oxide (MnOx) synthesized with a concentration of 100 ppm and Graphene Oxide (GO) with concentrations of 10 and 20 ppm and also by their hybrids. In this regard, the partial changes in the physical properties of density and viscosity in nanofuels by the concentrations of 0.2% and 0.6%, respectively have been observed.  The study also is based on the effect of nanometal oxide additives like Manganese Oxide and Graphene Oxide to diesel fuel. Metal oxide additive are doped with diesel fuel. The changes in diesel fuel properties (viscosity, flash point and fire point) due to introduction of nanometal oxide additive were observed. The diesel fuel with nanometal oxide additive presented a marginal increase in performance. Exhaust emissions for the diesel fuel with nanometal oxide additive showed significant decrease in levels of pollutants emission.

    Keywords: Hybrid Nanofuel, Nanodiesel, calorific value, Fuel-Nanofluid, graphene oxide
  • Ahmad Shaker, Seyed Abdolmahdi Hashemi, Esmaeil Ebrahimi Fordoei Pages 61-82

    In the present study, the influence of the oxidizer preheating temperature and oxygen mass fraction as the effective parameters on the flameless combustion under oxy-syngas, air-syngas, and oxygen-enriched conditions have been investigated. The simulations have been carried out with applying the counter-flow diffusion flame solver using GRI3.0 chemical kinetics. In order to separate the physical and chemical impacts of substituting CO2 with N2, a virtual species (VCO2) has been used with physical properties similar to CO2 without being present in the reactions chain. According to the obtained results, physical and chemical impacts are dominant for lower preheating temperatures and higher preheating temperatures, respectively. The investigation of ignition delay time shows that under oxy-syngas conditions, increasing the H2/CO ratio from 0.25 to 1 and from 1 to 4 leads to a decrease in the axial distance of ignition from 0.4 cm to 0.39 cm and it changes from 0.39 cm to 0.375 cm, respectively. The comparison between the oxygen mole fraction and the inlet preheating temperature indicates that the preheating temperature has a greater effect on the reactive flow structure parameters such as ignition delay and released heat.
    .

    Keywords: Syngas fuel, Flameless Combustion, Numerical Study, Chemical, physical impacts, Chemical Kinetic
  • Meghdad Khayat, Hadi Ghaebi *, Ebrahim Abdi Aghdam, Sina Faizollahzadeh Pages 83-107
    Diesel engines are considered the main sources of energy production and diesel fuel consumption. The use of biodiesel fuel as a part of diesel engines can have a positive effect on reducing the use of fossil resources and the emission of pollutants. Using biodiesel fuel, along with its advantages, has disadvantages such as increasing the emission of nitrogen oxides, which is considered a toxic gas. Many researchers have proposed different additives to cover some of the disadvantages of biodiesel fuel. In this article, two types of oxygen additives, including dimethyl carbonate and n-butanol, were combined with small amounts in B2 (2% biodiesel and 98% diesel) and B5 (5% biodiesel and 95% diesel) fuels. Using small amounts of these additives can reduce the cost of fuel production. Based on the obtained results, B2D10N10 and B2D10N0 fuel samples were able to increase the braking power of the diesel engine by about 12 and 10%, respectively, compared to B2 fuel. On the other hand, the use of fuel samples containing dimethyl carbonate and n-butanol additives in B2 fuel reduced the special brake fuel consumption by about 18% compared to diesel fuel and about 32% Diesel engines are considered the main sources of energy production and diesel fuel consumption. The use of biodiesel fuel as a part of diesel engines can have a positive effect on reducing the use of fossil resources and the emission of pollutants. Using biodiesel fuel, along with its advantages, has disadvantages such as increasing the emission of nitrogen oxides, which is considered a toxic gas. Many researchers have proposed different additives to cover some of the disadvantages of biodiesel fuel. In this article, two types of oxygen additives, including dimethyl carbonate and n-butanol, were combined with small amounts in B2 (2% biodiesel and 98% diesel) and B5 (5% biodiesel and 95% diesel) fuels. Using small amounts of these additives can reduce the cost of fuel production. Based on the obtained results, B2D10N10 and B2D10N0 fuel samples were able to increase the braking power of the diesel engine by about 12 and 10%, respectively, compared to B2 fuel. On the other hand, the use of fuel samples containing dimethyl carbonate and n-butanol additives in B2 fuel reduced the special brake fuel consumption by about 18% compared to diesel fuel and about 32% compared to B2 fuel. Using the combined additives of dimethyl carbonate and n-butanol increased the thermal efficiency by an average of 15-30% compared to diesel, B2, and B5 fuels. The addition of dimethyl carbonate and n-butanol in combination in small amounts significantly reduced carbon monoxide emissions. The highest amount of carbon dioxide emission occurs in fuels containing the combined compounds of dimethyl carbonate, n-butanol, and B5, which was about 10-15% higher than the control sample. During the optimization process, the B2D3N2 fuel sample was selected as the optimal formulation in combining diesel fuel, biodiesel, dimethyl carbonate, and n-butanol.
    Keywords: Biodiesel, Diesel engine, Diesel fuel, Dimethyl carbonate, n-butanol
  • Najmeh Hajialigol * Pages 108-130
    Undesirable effects of entropy wave, such as higher levels of NOx emission, combustion instability and generated noise, have been well known. However, the thermal and hydrodynamic conditions of the combustor can largely modify the extent of unfavorable influences by subsiding the strength of the generated hot spots. In this study, therefore, hot spot annihilation in a lean-premixed Ethylene combustor is numerically studied using the flamelet model and large eddy simulation. The effects of various thermal and hydrodynamic conditions, such as inlet inlet velocity on entropy waves in both thermally convective and adiabatic combustor, are investigated. The resultant acoustic noise, potentially generated by the entropy waves, is also compared among studied cases, which demonstrates the necessity of embedding the thermo-hydrodynamic effects on the entropy waves in low-order models of combustion instability prediction. The results show that increase in inlet velocity improves combustion efficiency, it aids entropy waves survival and may cause subsequent instability or higher emission production. The results of this study can be beneficial to operate a lean-premixed combustor precisely in conditions far from generation of noise, emission or instability
    Keywords: Combustion Noise, Combustion instability, Entropy wave, Dissipation, dispersion, Flame response
  • Hamid Reza Tajik, Sadegh Tabejamaat *, Alireza Fazlollahi-Ghomshi Pages 129-158
    In this article, the influences of swirl intensity on the mixing pattern, successful ignition probability, and flame propagation manner in a non-premixed gas burner with natural gas fuel have been examined by using numerical simulation and high-speed digital imaging. The ignition success probability maps were scrutinized under changing spark location in axial and radial directions. The flow field and mixing pattern were further inspected with the aid of numerical simulation. High-speed digital imaging was employed to study the initial flame kernel propagation. The ignition success probability diagrams defined three areas. The first, dubbed the ineffective zone, holds less than a 20% ignition success chance. The second, known as the transitional zone, has an ignition success probability between 20% and 80%. Ignition success here significantly depends on the spark location. The third area—the high-probability zone—has over an 80% ignition success chance. Findings from the study demonstrate an increased swirl number promotes a higher mixing rate, but it doesn't enhance the distribution of successful ignition probability. Higher swirl numbers actually reduce the high-probability zone, whereas lower swirl numbers allow a broader distribution in the burner outlet and better ignition characteristics.
    Keywords: Ignition, Swirl Flame, Non-premixed combustion, Flame Propagation, numerical simulation