Loading...
| Friend's email | |
| Your name | |
| Your email | |
| enter code | |
This page was sent successfuly
Numerical Investigation of Response of Counter flow Flames to Acoustic Excitations
Rabiei, Reyhaneh | 2022
754
Viewed
- Type of Document: M.Sc. Thesis
- Language: Farsi
- Document No: 55538 (45)
- University: Sharif University of Technology
- Department: Aerospace Engineering
- Advisor(s): Farshchi, Mohammad
- Abstract:
- The aim of this study was to investigate the response of counter flow flames to acoustic excitations numerically. For this purpose, the one-dimensional and two-dimensional laminar counter flow flames are numerically simulated. Cantera is used to simulate the flame in one dimension. In order to consider the counter flow flame as one-dimensional, limiting assumptions are needed, and coding is also required to stimulate the flame acoustically. As a result, a two-dimensional field can be used to simulate a counter flow flame and its acoustic stimulation. This study used Ansys Fluent software to simulate a two-dimensional counterflow flame. Cold solutions without acoustic excitation are first investigated, and after the problem's convergence, acoustic excitation is applied to solve the two-dimensional flow field. The same process is repeated for hot solutions. In this study, for acoustic stimulation, the inlet velocities of fuel and air nozzles have been considered as oscillating.Three specific points on the axis of symmetry are considered to investigate the flame response to acoustic excitations. Also, contours of different parameters in the flow field are obtained at certain times of the period. Based on the results, it can be said that the oscillating behavior after acoustic excitation at different points is independent of the amplitude of the excitation and depends only on the structure of the flow field. Also, the frequency of oscillations in the field points is equal to the frequency of initial acoustic excitation and is independent of the amplitude of the oscillations of the input velocities. In addition to affecting the axis of symmetry, acoustic excitation affects the entire flow field, especially methane and nitrogen species. In this study, for the first time, the effect of acoustic excitation on the flow field of counter flow flame is investigated in two dimensions.
- Keywords:
- Acoustic Excitation ; Diffusion Flame ; Flame Response ; Opposed Flame ; Laminar Diffusion Flame ; Partially Premixed Flame
Digital Object List
-
محتواي کتاب
- view
Bookmark
- 1 مقدمه
- 1.1 انگیزه پژوهش
- 1.2 تعریف مسئله
- 1.2.1 شعلهی پیشآمیختهی جزیی
- 1.2.2 شعلهی جریان متقابل
- 1.2.3 ناپایداری احتراق
- 1.2.4 پاسخ شعله
- 1.3 پیشینه پژوهش
- 1.3.1 پژوهشهای خارجی:
- 1.3.2 پژوهشهای داخلی:
- 1.3.3 پژوهشهای داخل دانشگاه و دانشکده:
- 1.4 اهداف و نوآوریها
- 1.5 محتوای گزارش
- 2 شبیهسازی شعله به صورت یکبعدی
- 2.1 معادلات حاکم و فرضیات
- 2.1.1 فرضیات لازم برای در نظر گرفتن شعله به صورت یکبعدی
- 2.1.2 معادلات حاکم بر شعله جریان متقابل یکبعدی
- 2.2 شبیهسازی عددی شعله به صورت یکبعدی
- 2.2.1 مشخصات شعلههای شبیهسازی شده
- 2.2.2 انتخاب بستر مناسب برای شبیهسازی یکبعدی شعله
- 2.2.3 روش شبیهسازی شعله با استفاده از Cantera
- 2.3 نتایج حاصل از شبیهسازی یکبعدی شعله
- 2.3.1 نتیجهگیری کلی از حل یکبعدی شعله جریان متقابل
- 2.1 معادلات حاکم و فرضیات
- 3 شبیهسازی شعله به صورت دوبعدی
- 3.1 معادلات حاکم بر شعله دوبعدی و فرضیات لازم
- 3.2 هندسه مساله و شبکهبندی
- 3.3 شرایط مرزی مساله و روابط مربوط به آن
- 3.4 مشخصات شعلههای دوبعدی شبیهسازی شده
- 3.5 انتخاب نحوه تحریک آکوستیک
- 3.6 تنظیمات استفاده شده در نرمافزار Ansys Fluent
- 3.7 نتایج شبیهسازی شعله دوبعدی
- 3.7.1 نتایج حل سرد بدون تحریک آکوستیک
- 3.7.2 نتایج حل گرم بدون تحریک آکوستیک
- 3.7.2.1 بررسی همگرایی مساله
- 3.7.2.2 صحتسنجی نتایج بدست آمده
- 3.7.2.3 نتایج بدست آمده از حل گرم بدون تحریک آکوستیک برای شعله دیفیوژن
- 3.7.2.1 نتایج بدست آمده از حل گرم بدون تحریک آکوستیک برای شعله پیش آمیخته جزیی
- 3.7.3 نتایج حل سرد همراه با تحریک آکوستیک
- 3.7.3.1 بررسی نتایج به صورت تک به تک برای حالات مختلف دامنه تحریک سوخت و هوا روی دو خط مشخص شده
- 3.7.3.2 بررسی نتایج به صورت مقایسهای برای حالات مختلف دامنه تحریک سوخت و هوا روی دو خط مشخص شده
- 3.7.3.3 بررسی کانتور سرعت برای حالات مختلف دامنه تحریک سوخت و هوا
- 3.7.4 نتایج حل گرم همراه با تحریک آکوستیک شعله دیفیوژن
- 3.7.4.1 بررسی نتایج روی محور تقارن در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک
- 3.7.4.2 جمعبندی نتایج روی محور تقارن در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک
- 3.7.4.3 بررسی کل میدان جریان در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک
- 3.7.4.4 محاسبه پاسخ شعله
- 3.7.5 نتایج حل گرم همراه با تحریک آکوستیک شعله پیش آمیخته جزیی
- 3.7.5.1 بررسی نتایج روی محور تقارن در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک
- 3.7.5.2 جمعبندی نتایج روی محور تقارن در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک برای شعله پیش آمیخته جزیی
- 3.7.5.3 بررسی کل میدان جریان در حل گرم همراه با تحریک آکوستیک برای شعله پیش آمیخته جزیی
- 3.7.5.4 محاسبه پاسخ شعله
- 3.7.6 مقایسه نتایج حل گرم همراه با تحریک آکوستیک در شعله دیفیوژن و پیش آمیخته جزیی
- 4 نتيجهگيري
- 4.1 نوآوریهای پایاننامه
- 4.2 پیشنهادها برای ادامه کار
- منابع و مراجع
- پيوستها
- پ.1 اثبات روابط شعله جریان متقابل یکبعدی:
- معادله پیوستگی
- معادله مومنتوم در جهت x
- معادله مومنتوم در جهت r
- معادله انرژی
- معادله بقای گونهها
- معادله سرعت دیفیوژن گونهها
- جمعبندی معادلات حاکم
- شرایط مرزی
- پ.2 کد نوشته شده برای شبیهسازی شعله جریان متقابل یکبعدی:
- پ.3 روابط موجود در نرمافزار فلوئنت برای شبیهسازی شعله جریان متقابل دوبعدی:
- پ.1 اثبات روابط شعله جریان متقابل یکبعدی: