نویسنده
نازال، ابراهیم ثامر نزال
تاریخ انتشار
2018-08
نوع
سند
زبان
انگلیسی
دیجیتال
بله
نسخه خطی
خیر
کتابخانه
دانشگاه اوزیغین
شماره ثبت
10b7ec27-ab3c-4624-adf0-1198f9a3ec9b
محل کتابخانه
گروه مهندسی مکانیک
تاریخ
2018-08
متن نمونه
دستیابی به محل مناسب شعله در بسیاری از کاربردهای سیستم احتراق به ویژه در طراحی سیستم احتراق مطلوب است. با توجه به اینکه ویژگیهای جریانهای متلاطم بر رفتار شعله و طراحی سیستمهای احتراق تأثیر میگذارند، میتوان با انتخاب ویژگیهای مناسب، مکان شعله را در سطوح مطلوب بدون ایجاد اختلال در طراحی هندسه احتراق کنترل کرد. یک روش کنترل بازخورد از ویژگی های جریان های آشفته برای تثبیت محل شعله در سطح مطلوب استفاده می کند. هدف اصلی این مطالعه معرفی یک استراتژی برای کنترل مکان شعله با استفاده از ویژگیهای جریان آشفتگی است. شدت اغتشاش و مقیاس طول یکی از پارامترهای اصلی جریان آشفته است. بنابراین، هدف ثانویه این مطالعه، بررسی تأثیر شدت و مقیاس طول تلاطم بر مکان شعله است. بررسی وابستگی محل شعله به تلاطم بر اساس انتخاب هندسه احتراق مناسب است. برای این منظور، از فرم انتشار متقارن محوری برای نشان دادن پاسخ محل شعله یک شعله پیش مخلوط آشفته که در معرض شدتها و مقیاسهای طولی مختلف تلاطم قرار گرفته است، استفاده میشود. دیفیوزر به این دلیل انتخاب می شود که جریان در جهت کاهش می یابد. بنابراین، انتظار می رود که شعله با افزایش سرعت شعله به سمت ورودی منتشر شود. به این ترتیب اثر تلاطم بدون تغییر توان حرارتی قابل بررسی است. علاوه بر این، احتراق دیفیوزر برای جلوگیری از دمیدن و خاموش شدن شعله استفاده می شود زیرا جریان در طول محفظه احتراق کند می شود. دو نوع احتراق پخش کننده برای این مطالعه انتخاب شده است. محفظه احتراق اول یک دیفیوزر استوانه ای است، در حالی که دومی یک دیفیوزر استوانه ای با یک درج مخروطی است. شبیهسازیهای عددی برای شعلههای پروپان پیشآمیخته آشفته با احتراق پخشکننده با استفاده از یک مدل شعله منسجم ادغام شده با مدل جریان ناویر-استوکس متوسط رینولدز با مدل آشفتگی k-epsilon اعمال میشود. در مرحله اول، تاثیر اغتشاش بر محل شعله در یک محفظه احتراق نوع دیفیوزر تحت شرایط حالت پایدار مورد مطالعه قرار میگیرد. نتایج نشان می دهد که مکان شعله به سمت ورودی محفظه احتراق پخش کننده با افزایش شدت تلاطم برای مقیاس های طول آشفتگی متوسط و بالا حرکت می کند. رفتار مکان شعله در مقیاس طول آشفتگی کم متفاوت است. محل شعله در ابتدا با افزایش شدت تلاطم کاهش می یابد و متعاقباً تثبیت می شود. علاوه بر این، چگالی ناحیه شعله با افزایش شدت اغتشاش و مقیاس طول آشفتگی بر مکان شعله تأثیر میگذارد. شدت آشفتگی و مقیاس طول به طور همزمان بر تراکم ناحیه شعله، شکل شعله و محل شعله تأثیر میگذارند. ثانیا، نتایج شبیهسازیهای ناپایدار نشان میدهد که شدت اغتشاش، مقیاس طول و جداسازی جریان تأثیر قابلتوجهی بر محل شعله احتراق آشفته پیشآمیخته دارد. در نتیجه افزایش شدت تلاطم و مقیاس طول، جلوی شعله به سمت ورودی دیفیوزر حرکت می کند. محل شعله برای شدت تلاطم بالا به وسط دیفیوزر کاهش می یابد. با این حال، اثر شدت تلاطم بیشتر از مقیاس طول آشفتگی در محدوده آزمایش شده قابل مشاهده است. افزایش مقیاس طول آشفته در شدت آشفتگی ثابت باعث کاهش محل شعله می شود. مشاهده می شود که تلاطم احتراق و ورودی باعث جدایی جریان عمدتاً در پایین دست جلوی شعله می شود. در نتیجه، ساختارهای جریان ثانویه بر توپولوژی و مکان شعله تأثیر میگذارند. بنابراین، مکان و شکل شعله تحت تأثیر جداسازی جریان و مقیاس شدت و طول آشفتگی است. ثالثاً، یک درج مخروطی در وسط یک محفظه احتراق از نوع پخش کننده قرار می گیرد تا جداسازی جریان را از بین ببرد. تأثیر اغتشاش بر محل شعله در دو محفظه احتراق از نوع دیفیوزر (با و بدون درج مخروطی) مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که شعله به سمت ورودی دیفیوزر با افزایش شدت آشفتگی و مقیاس طول در دو محفظه احتراق نوع پخش کننده حرکت می کند. در مقیاس طول آشفتگی بالا، شعله به سرعت در ورودی دیفیوزر با یک درج مخروطی شکل با افزایش شدت آشفتگی کاهش مییابد، در حالی که وقتی پخش کننده با درج مخروطی استفاده نمیشود، شعله به سطح متوسط کاهش مییابد. علاوه بر این، شباهتی در روند مکان شعله در شدت تلاطم کم در هر دو مورد مشاهده شد. نتایج نشان میدهد که عدد رینولدز در مقیاس تیلور پارامتر تأثیرگذار مکان شعله است و نه مقیاس شدت و طول تلاطم. افزایش عدد رینولدز در مقیاس تیلور باعث می شود که محل شعله به سمت ورودی محفظه احتراق حرکت کند. شعله با عدد رینولدز در مقیاس تیلور با آشفتگی بالا به ورودی محفظه احتراق می افتد. جداسازی جریان در دیفیوزر بدون درج مخروطی مشاهده می شود و جداسازی جریان با استفاده از درج مخروطی از بین می رود. در نهایت، کنترل مکان شعله در محفظه احتراق پخش کننده تحت ویژگی های مختلف جریان آشفته مورد مطالعه قرار می گیرد. یک استراتژی کنترل برای این منظور پیشنهاد شده است. الگوریتم کنترل نوشته شده به عنوان یک ماکرو جاوا بر روی یک نرم افزار تجاری CFD، یعنی STAR CCM+ پیاده سازی شده است. این چارچوب برای انجام تمام شبیهسازیها برای شعله آشفته پیشآمیخته تحت شرایط کنترلشده با حالت ناپایدار استفاده میشود. این الگوریتم برای تنظیم انرژی جنبشی آشفته و نرخ اتلاف آشفته ساخته شده است. کنترل بازخورد برای تثبیت محل شعله در سطح مورد نظر معرفی شده است. نتایج نشان می دهد که کنترل انرژی جنبشی آشفته در ورودی، محل شعله را در سطح هدف کنترل می کند. علاوه بر این، مشاهده شده است که مکان شعله برای انرژی جنبشی آشفته بالا به سطح پایین منتقل شده است در حالی که برای انرژی جنبشی آشفته کم به سطح بالا منتقل شده است. Sınır koşulları, yanma odası geometrisi ve türbülans akış geometrisi gibi birçok parametre alev davranışını etkiler. Verilenlere göre türbülans akışlarının özellikleri، alev davranışını و yanma سیستمin tasarımını etkiler. الف کونومو، یانما اوداسینین ژئومتریسینین اویگون اوزللیکلرین سچیمی ایله تاساریمی بوزمادان ایستنیلن سویهلر ایچینده کنترل ادیله بیلیر. Bir geri bildirim kontrol yöntemi alev konumunu istenilen seviyelerde kararlı hale getirmek için türbülans akışın özelliklerinden yararlanır. Bu çalışmanın esas amacı türbülans akışın özelliklerini kullanarak alev konum kontrolü için bir strateji ortaya koymaktır. Türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsü, türbülanslı akışın ana parametreleri arasındadır. بو یوزدن، بو چالیشمانین ایکینجی آماسی الف کونوموندا توربولانس شیددتی و اوزونلوک اولچوسونون اتکیلرینی آراشتیرماکتیر. الف کونومونون توربولانسا باغلیلیغینین آراشتیریلماسی، اویگون بیر یانما اوداسی ژئومتریسینین سچیلمسینه دایانیر. Bu amaçla, simetrik eksenli difüzör şekli türbülanslı değişik türbülans şiddetlerine ve uzunluk ölçülerine maruz kalmış önceden hazırlanmış alevin alev konumunu ortaya çıkarmak için kullan. آکیشین یون بویونجا یاواشلاماسی ندنیله دیفوزور سچیلدی. بو ندنله، الو هیزی آرتیغی زمان الوین ایچری دوغرو یاییلماسی بیکلنیلیر. بو şekilde، Termal güç değişimi olmadan türbülans etkisi çalışılabilir. ایک اولارک، یانما اوداسی بویونجا یاواشلایان آکیش ندنیله، الو سونمسی و بوشالتمادان کاچینمک ایچین دیفوزور یاکیجی کولانیلیر. Bu çalışma için iki tip yakıcı difüzör seçildi. Birinci yakıcı silindirik bir difüzör iken ikincisi konik eklemeli silindirik difüzördür. Türbülanslı önceden karıştırılmış propan alevleri için difüzör yakıcıya, Reynolds-ortalamalı Navier-Stokes akış modeline k-epsilon türbülans modeli ile entegre edilmiş uyumlu bir alev modeli kullısallarım uygulanmıştır. ایلک اولارک، بیر دیفوزور تیپیلی یانیجیداکی توربولانسین آلو کونومو وزریندکی اتکیسی کارارلی دوروملار آلتیندا چالیشیلدی. سونوچلار، الف کونومونون، اورتا و یوکسک توربولانس اوزونلوک اولچولری ایچین توربولانس یوغونلوغوندکی آرتیشلا بیرلیکته دیفوزور یانما اوداسینین گیرشینه دوغرو هارکت اتیغینی گؤسترمکتیدیر. دوشوک توربولانس اوزونلوک اولچولرینده آلو کونومو داورانیشلاری فرکلیدیر. Alev konumu türbülans şiddetindeki artışla beraber başlangıçta azalır ve sonra kararlı hale gelir. آیریجا، الف آلانی یوغونلوغو توربولانس شیدتی و توربولانس اوزونلوک اولچوسوندکی آرتیش ایله بیرلیکته الو کونومونو اتکیلر. Türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsü aynı zamanda alev alani yoğunluğu، alev şekli ve alev konumunu etkiler. İkinci olarak, kararsız simülasyonların sonuçları, türbülans şiddeti, uzunluk ölçüsü ve akış ayrımı önceden karıştırılmış türbülans yanmasının alev konumu üzerindeki önemliğıy biradiret. Türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsündeki artışın sonucu olarak alevin ön tarafı difüzörün içine doğru hareket eder. Alev konumu yüksek türbülans şiddeti için difüzörün ortasına düşer. بونونلا بیرلیکته، تست آرالیغیندا توربولانس شیددتینین اتکیسی توربولانس اوزونلوک اولچوسونون اتکیسیندن داها گؤرونه بیلیردیر. Sabit türbülans şiddetinde türbülans uzunluk ölçüsündeki artış, alev konumunda azalmaya sebep olur. یانما و گیرش توربولانسینین، اُسس اولاراق الف اون تارافیندا آکیش یونوننده بیر آکیش آیریمینا ندن اولدوغو گؤزلنمیشتیر. سونوچ اولاراک، ایکینجیل آکیش یاپیلاری الف توپولجیسی و کونومونو اتکیلر. Bu nedenle, akış konumu ve şekli; akış ayrımı، türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsünden etkilenir. اوچونچو اولارک، آکیش آیریمینی اورتادان کالدیرمک ایچین دیفوزور تیپیلی یاکیچینین اورتاسینا بیر کونیک یک یرلشتیریلدی. İki tip difüzörün (konik ekli ve eksiz) alev konumu üzerindeki türbülansın etkisi çalışıldı ve karşılaştırıldı. Sonuçlar، alev، iki difüzör tipli yakıcıda türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsündeki artışla difüzörün girişine doğru hareket ettiğini gösterir. Yüksek türbülans uzunluk ölçüsünde, alev, türbülans şiddetindeki artışla konik bir ekleme ile difüzörün girişinde hızla düşer, oysa difüzör konik bir ek ile kullanılmadütadı. داهاسی، هر ایکی دورومدا دا دوشوک توربولانس شیددتینده آلو کونومونون اغیلیملرینده بیر بنزرلیک گؤزلندی. Sonuçlar، Taylor-scale Reynolds sayısı türbülans şiddeti ve uzunluk ölçüsünün değil alev konumunun etkili parametresi olduğunu gösterir. مقیاس تیلور رینولدز سائیسیندکی بیر آرتیش آلو کومونون یانما اوداسینین گیرشینه دوغرو هارکت اتمسینه ندن اولور. Yüksek türbülans مقياس تيلور رينولدز سايسيندا الو يانما اوداسينين گيرشين دوشير. آکیش آییریمی کونیک ایکین اولمادیغی دیفوزورده گوزلندی و کونیک ایک کولانیلاراک آکیش آئیریمی اورتادان کالدیریلدی. سون اولارک، دیفوزور یاکیجیدا الوین کنترلو farklı türbülanslı akış özellikleri altında çalışıldı. Bu amaç için bir kontrol stratejisi önerildi. Java makro olarak yazılan kontrol algoritması, ticari bir CFD yazılımına, yani STAR CCM + 'ya uygulanır. Bu yapı iskeleti, kararlı hal kontrollü koşullar altında önceden karıştırılmış türbülanslı alev için tüm simülasyonları gerçekleştirmek için kullanılır. الگوریتم توربولانس جنبشی انرژی و توربولانس داگیلیم اورانینی آیارلاماک ایچین یاپیلدی. Alev yerini istenen seviyede sabitlemek için geri besleme kontrolü uygulanır. Sonuçlar girişteki türbülanslı kinetik enerjinin kontrolü, hedeflenen seviyedeki alev yerini kontrol ettiğini gösterir. بونا ایک اولارک، دوشوک توربولانسلی کینتیک انرژی ایچین یوکسک سوییهیه هارکت ادرکن، الو بولگسینین یوکسک توربولانسلی کینتیک انرژی ایچین دوشوک بیر سوییه تاشیندیمیک گؤز.
