بررسی عددی تاثیر زائده سرمشعل بر اختلاط و واکنش سوخت و هوا

یکی از روش های بهبود اختلاط سوخت و هوا در یک شعله نفوذی گازی، تولید گردابه های هدفمند و ایجاد چرخش در جریان به کمک مانع سرمشعل است. در مطالعه حاضر، به بررسی عددی تاثیر شعاع، ضخامت و محل مانع جریان دیسکی شکل بر عملکرد یک مشعل نفوذی گازی با سوخت متان پرداخته می شود. این بررسی هم در شرایط اختلاط سرد و هم در شرایط اختلاط گرم (با فعالسازی واکنش احتراقی) انجام می پذیرد. صحت شبیه سازی حاضر از طریق مقایسه با اطلاعات تجربی ارزیابی می شود. نتایج حاکی از تاثیر محسوس پارامترهای مذکور بر بزرگی و قدرت گردابه های پایین دست مانع بوده و وابستگی مستقیمی میان وسعت گردابه های درونی و بیرونی و نرخ اختلاط سوخت و هوا مشاهده می شود. همچنین نتایج نشان می دهد حساسیت الگوی جریان و نرخ اختلاط سوخت و هوا به تغییر شعاع مانع در مقایسه با تغییر ضخامت آن بیشتر می باشد. بر اساس نتایج شبیه سازی های اختلاط گرم و با توجه به وابستگی نرخ واکنش شیمیایی به نرخ اختلاط آشفتگی، اختلاط های سریعتر سوخت و هوا با کاهش طول شعله همراه می باشد. از میان هندسه های مورد بررسی، مانع دیسکی شکل با شعاع 6 میلی متر، ضخامت 5 میلی متر و در فاصله 5 میلی متری از دهانه کانال هوا، بهترین نرخ اختلاط را موجب می شود.