بررسی عددی پاسخ شعلة آرام پیش‌مخلوط مخروطی شکل به نوسان‌های صوتی

نویسندگان

دانشکدة مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

دینامیک شعلة مخروطی پیش‌مخلوط آرام در میدان صوت به روش عددی بررسی شد. احتراق متان و هوا به وسیلة یک واکنش یک‌مرحله‌ای و یک‌طرفه شبیه‌سازی و پدیدة نفوذ با روشی ساده، اما کارآمد محاسبه شد. ابتدا، شعله به صورت پایا مدل‌سازی و از صحت پارامترهای مربوط به آن اطمینان حاصل شد. انگیزش صوتی با نوسان دادن سرعت ورودی حول مقدار متوسط آن به جواب حالت پایا اعمال گردید. پس از سپری شدن لحظات گذرای اولیه، میزان تولید حرارت شعله با همان بسامد اجباری به نوسان درآمد. تابع پاسخ در بسامدها و شدت انگیزش‌های مختلف، هم از نظر اندازه و هم فاز، با نتایج تجربی تطابق خوبی دارد. شعله با اعمال نوسان درست مانند آزمایش‌ها چروکیده شده و برآمدگی‌هایی که به لبه‌های تیز تبدیل می‌شوند با سرعت جریان از پایین شعله به سمت نوک مخروط حرکت می‌کنند. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Laminar Premixed Conical Flame Response to Acoustic Excitation

نویسندگان [English]

  • Milad Behzadi
  • Mohammad Farshchi
Faculty of Aerospace Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Dynamics of laminar premixed conical flame in acoustic-velocity field was studied via numerical simulation. Methane/air combustion was modeled using a single-step, irreversible reaction and diffusion phenomena with a simple but efficient method. First, the steady flame was obtained and its corresponding parameters were verified. Then this steady state solution was excited by modulation of the inlet velocity. After the initial transients, heat release rate of the flame kept fluctuating with the forced frequency. The response function for various modulation intensities and frequencies agrees satisfactorily with experiments. Also, like the experimental observations the flame wrinkles and the convex sections which convert to sharp edges travel from the base to the tip of the cone at the speed of the flow.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combustion instability-Laminar flame
  • Acoustic oscillations-Methane flame