تحلیل صدای حاصل از احتراق با تغییر سرعت ورودی محفظه در شعله پیشمخلوط مغشوش رقیق
نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی همدان
doi
10.22034/jfnc.2023.405478.1353چکیده
از مهمترین مشکلاتی که در سه دهه اخیر در توربینهای گازی مشاهده شده، ناپایداری احتراق به علت رقیقسازی مخلوط سوخت و هوا است. ناپایداری احتراق در نتیجه تأثیر متقابل بین فرآیند احتراق و فرآیندهای دینامیکی جریان در محفظه پدید میآید. عوامل متعددی در ایجاد ناپایداری احتراق مؤثرند، از جمله عوامل که امروزه به عنوان چالشی اساسی در این زمینه مطرح است، امواج آنتروپی هستند. امواج آنتروپی بهعنوان نواحی داغ در حال حرکت با اینرسی جریان شناخته میشوند. هدف مطالعه حاضر، بررسی اثر جریان آشفته و انتقال حرارت بر امواج آنتروپی با تغییر سرعت ورودی جریان و شرایط مرزی گرمایی دیوارههای محفظه احتراق بهوسیله شبیهسازی عددی است. از نرمافزار کدباز OpenFOAM برای شبیهسازی عددی استفاده میشود. برای تحریک آکوستیکی جریان، سرعت ورودی به صورت سرعت نوسانی با دامنهها و فرکانسهای مختلف اعمال خواهد شد. با توجه به اهمیت شبیهسازی دقیق جریانهای آشفته احتراقی در حضور تحریکات آکوستیکی بدلیل اثر آکوستیک بر ساختارهای آشفتگی، در مطالعه حاضر از LES استفاده میشود. همچنین بهمنظور درنظر گرفتن اثرات تراکمپذیری در احتراق، مدل تراکمپذیر احتراقی فلیملت ولر برای شبیهسازی جریان احتراقی مورد استفاده قرار میگیرد. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد بیشترین مقدار اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی در فرکانس تحریک رخ میدهد. فرکانس تحریک، فرکانس تعیینکننده سیستم است و انرژی عمده سیستم در آن حضور دارد و تحت بیشترین اثرات هیدرودینامیکی قرار میگیرد. با افزایش فرکانس تحریک، درصد اضمحلال و پراکندگی موج آنتروپی افزایش یافت، ازاینرو، احتمال حضور این امواج در فرکانسهای کوچکتر 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 زمانیکه شرط مرزی دیواره از آدیاباتیک به انتقال حرارت همرفتی تغییر پیدا میکند، اثرات انتقال حرارت همرفتی بر دیوارهها موجب تخریب بیشتر موج در محفظه میشود.
