Yazar
Alhumairi, Muhammed Khudhair Abbas
Basım Tarihi
2018-10
Konu
Makine Mühendisliği
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
e15fc0ed-13d6-472b-a701-ed6a52795cfd
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2018-10
Örnek Metin
Bu tezde, kararlı durum akışı olarak türbülanslı ön karışımlı alevlerin türbülanslı alev kapatma (TFC) modeli ve uyumlu alev modeli (CFM) kullanılmıştır. Ayrıca kararsız durum akışı olarak büyük girdap simülasyonu (LES) modeli kullanılmıştır. Taylor mikro ölçeğine dayalı Reynolds sayısı, türbülans uzunluğu ölçeği türbülans yoğunluğu ve TFC modelinin sabiti gibi farklı türbülans parametrelerinin yanma üzerindeki etkileri, sürekli reaksiyonlu akış için modellenmiştir. Ek olarak, sinüzoidal dalganın titreşim genliği ve frekansı gibi özellikleri, alev topolojisinin davranışını ve zayıf propan-hava yanmasının jet akışlı yakıcısının alev konumunu göstermek amacıyla kararsız tepki veren akış için kullanılmıştır. Simülasyonlar, sabit giriş hızında ve eşdeğerlik oranında 3, 5 ve 9 kW'lık termal yüklerle elde edilmiştir. İlerleme değişkeni (c) için taşıma denklemleri Reynolds ve Favre ortalamaları cinsinden gösterilir ve reaksiyon hızı terimleri, farklı türbülanslı akış koşullarında ısı salınımını hesaplamak için kullanılır. Sonuçlar yanma odası performans çalışmalarından elde edilen mevcut deneysel verilerle karşılaştırılır. Aktif ızgara türbülansının etkisi altındaki zayıf ön karışımlı yanma hesaplamalı olarak incelendi ve sonuçlar deneylerle karşılaştırıldı. Deneylerde enine ve boyuna aktif ızgaralar türbülans yarattı. Deneyler, belirli bir giriş gücü olan 3, 5 ve 9 kW'ta önceden karıştırılmış bir gaz alevi üretmek için gerçekleştirildi. Farklı türbülanslı akış koşulları altında sırasıyla kararlı ve kararsız durum akışları olarak simülasyonlar gerçekleştirmek için CFM, TFC ve LES modelleri gibi türbülanslı yanma modellemeleri uygulanmıştır. Simülasyonlarda elde edilen türbülanslı akış koşulları, kararlı tepki veren akış için giriş bölgesindeki türbülansın dağılma hızı ( ) ve türbülanslı kinetik enerji ( ) ile belirtildi. Tüm simülasyonlar, propanın yanma koşullarını tahmin etmek amacıyla 0,606 ve 0,588 eşdeğerlik oranlarındaki türbülanslı reaksiyona giren akışları simüle etmek için kullanıldı. Isı salınımı alanı deneysel durumlarla karşılaştırma yapmak için kullanıldı. Simülasyonlar ve deneysel sonuçlar arasında kabul edilebilir bir uyum bulunmuştur. CFM modelinde alev topolojisi türbülansa karşı TFC modeline göre daha duyarlıdır ve alev konumu artarak giriş bölgesine doğru hareket etmiştir. Temel parametre olarak CFM ve TFC modelleri kullanıldı. Ayrıca LES modelinde türbülans, sinüzoidal bir dalganın ve gibi özellikleri ayarlanarak elde edildi. Farklı türbülanslı akış koşullarında alev topolojisini ve alev konumunu tahmin etmek için üç sayısal model kullanılmış ve deneylerle karşılaştırıldığında üç farklı sonuç bulunmuştur. Ayrıca yanma odasının merkez hattındaki ısı salınımı, türlerin kütle fraksiyonu ve sıcaklık dağılımı alanları araştırıldı. TFC modeli kalibre edildikten sonra deneyle eşleşen en iyi sabit değeri A = 0,37 oldu. Tüm sayısal simülasyonlar STAR CCM+ v10.02 ve v12.04 yazılımında gerçekleştirildi. Türbülanslı alev hızı, Zimont formülünden türetildi ve sonuçlar, türetilen yeni denklemin önerdiği gibi alev konumu ve topolojisinin yalnızca tarafından etkilendiğini gösterdi. Sonuçlar, Borghi diyagramında yanmanın buruşuk ve oluklu alevcik bölgelerinde meydana geldiğini gösterdi. Düşük değerde TFC modelindeki alev topolojisi buruşmuş ve yanma odasının dikey eksenine göre simetrik iken, orta ve büyük değerlerde alev topolojisi uç noktalar sergilemiştir. Buna karşın CFM modelinde alev topolojisi davranışı farklı değerlerde sabit olmayıp mantar şeklinde olup, alevler artarak giriş bölgelerine doğru hareket etmiştir. Ayrıca LES modelinde alevin V şekli ve oluklu kanatları oluşturulmuştur. Alev, titreşim genliği ve frekansın farklı türbülanslı akış koşullarında topolojisini ve konumunu değiştirdi. Jet akışlı yakıcı için alev topolojisi araştırması, gaz türbini brülör tasarımını veya diğer türbülanslı yanma çalışmalarını etkili bir şekilde modüle etmek için kullanılabilir. Çeşitli türbülanslı akış koşullarında yanma odasındaki alev topolojisinin incelenmesi, emisyonları azaltmak ve güç verimliliğini artırmak için alev konumunun kontrol edilmesi, hatta alevle ilgili öncü üretim tekniklerinin tasarlanması açısından önemlidir. Ayrıca, sabit olmayan dolaşım olarak büyük girdap simülasyonu (LES) modeli kullanılmıştır. Taylor mikro skalası Reλ, türbülans uzunlukları skalası lt türbülans değişimi Ti sayısal Reynolds sayıları ve yanma üzerindeki TFC modeli A'nın sabiti gibi farklı türbülans değişiminin etkileri, sürekli reaksiyon veren üreme için modellenmiştir. Buna ek olarak, salınım A_o'nun gen ve frekans f gibi sinüzoidal dalganın özellikleri, alev topolojisinin davranışını ve basit propan-hava yanmasının jet akışı yanma odasının alev alevini göstermek için dengesiz reaksiyon dağılımı için kullanılır. Simülasyonlar sabit giriş hızı ve eşdeğerlik oranında 3, 5 ve 9 kW termal yüklerle elde edilir. İlerleme değişkeni (c) için taşıma denklemleri Reynolds ve Favre ortalamaları türleri ve farklı türbülanslı dinlenme koşulları ısı salınımını hesaplamak için ortalama değişim hızı süreleri kullanılmıştır. Sonuçlar, yakın performans çalışmalarından elde edilen mevcut verilerle karşılaştırılmıştır. Aktif ızgara türbülansının etkisi altında karıştırılmış yanma işlemi, sayısal olarak ve sonuçlar ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Deneylerde, enine ve uzunlamasına aktif birleştirmeler türbülansa neden olmuştur. Deneyler, 3, 5 ve 9 kW'lık bir giriş gücünde önceden karıştırılmış bir gaz alevi üretimi için gerçekleştirilmiştir. CFM, TFC ve LES modelleri gibi türbülanslı yanma ürünleri, sırasıyla sabit ve kararsız durum akışları olarak farklı türbülanslı akış koşullarında yaşam döngüsü yapmak için yapılır. Yaşlılarda türbülanslı iklim koşulları, giriş bölgesinde türbülans (ϵ) ve türbülanslı kinetik enerjinin (k) değişme oranı ile belirlenmiş Deney. Tüm simülasyonlar, propanın yanmasını sağlamak için 0,625 ve 0,588 değişimlik oranlarda türbülanslı reaksiyon oluşumlarını simüle etmek için kullanıldı. Isı tutma alanı ayrı vakalarla incelemek için kullanılır. Simülasyonlar ve deney sonuçları arasında kabul edilebilir bir anlaşma bulunmaktadır. Alev topolojisi, CFM modelindeki türbülansa TFC modeli ile simüle edilene göre daha hassastır ve alev bölgesine, Reλ artırılarak giriş doğru hareket etmektedir. Her iki modelde, bir Taylor mikro skalasına (Reλ) dayalı Reynolds sayısı temel bir parametre olarak kullanıldı. Ek olarak, LES modelinde, türbülanslar, A_o ve f gibi bir sinüzoidal dalganın özellikleri belirlenerek elde edilmiştir. Alev topolojisini ve farklı türbülanslı sıcaklık koşullarını, alev yerini tahmin etmek için kullanılan üç dijital model ve deneylerle karşılaştırıldığında üç farklı sonuç. Ayrıca, yanma merkezi hattındaki ısı yayılımı, tür kütle fraksiyonu ve sıcaklık sıcaklık alanları da mevcuttur. TFC modelinin kalibrasyonu sonrasında deneyi eşleştiren sabit A'nın en iyi değeri A = 0.37 olarak bulunmalıdır. Tüm istatistiksel simülasyonlar STAR CCM + v10.02 ve v12.04 yazılımlarında gerçekleştirilmiştir. Çalkantılı alev hızı Ut Zimont formülünden türetilmiştir ve sonuçlar, alev konumu ve topolojisinin, Ut için türetilmiş yeni denklemler tarafından önerilen Reλ tarafından etkilendiği gösterilmiştir. Sonuçlar, yanmanın Borghi diyagramındaki kırılmış ve oluklu alevlerin oluştuğu yerlerde görülmüştür. Düşük bir "Re" de, değer TFC modelindeki alev topolojisi buruşturucunun aralıklarına göre buruşmuş ve simetrik iken, orta ve büyük Reλ değerlerinde alev topolojisi tüberkülleri sergilenmiştir. CFM modelindeki alev topolojisi çalışması farklı Reλ 'da sabit değildi ve bir mantar şekli gibi ve alevler Reλ giriş bölgelerine doğru hareket etmiştir. Ayrıca LES modelinde, alevin V şekli ve oluklu kanatların boyutları. Alev, salınım ve izolasyonun farklı türbülans koşullarında topolojisi ve yer değiştirildi. Jet akış yakıcıları için alev topolojisi araştırması, gaz türbini brülör tasarımı veya diğer türbülanslı yakma çalışmaları için iyi modül olarak kullanılabilir oluğu gözlemlenmiştir. Alev topolojisindeki alev topolojisinin çeşitli türbülanslı iklim koşulları ile incelenmesi gerekmehtedir.
