بررسی تحلیلی اثر تغییر شدت چرخش جریان هوای ورودی بر رفتار دینامیکی جریان، دما و شار گرمایی تابشی مشعل هارول

در پژوهش حاضر اثر تغییر شدت چرخش جریان هوای ورودی به محفظه احتراق استاندارد هارول، بر الگوی جریان، توزیع دما، شار گرمایی تابشی و همچنین آلاینده NO مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به تاثیر چرخش بر رفتار دینامیکی جریان از رابطه جدیدی که مبتنی بر مولفه های مماسی و محوری سرعت جریان است برای تعیین و تحلیل عدد چرخش استفاده شده است. همچنین محاسبات واکنش های شیمیایی احتراق با استفاده ازEddy Dissipation Model و محاسبات جریان سیال و انتقال گرمای تابشی با استفاده از مدل های k-ɛ standard و P-1 صورت گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده در تحقیق حاضر با نتایج تجربی موجود، بیانگر تطابق بسیار بهتر حل حاضر نسبت به تحقیقات مشابه است. نتایج نشان می دهد که افزایش عدد چرخش هوای ورودی از 0/0 تا 6/0 با ایجاد و تقویت ناحیه گردابه داخلی در هسته مرکزی کوره باعث مکش محصولات احتراق به درون این ناحیه و ترکیب آنها با مخلوط سوخت و هوا و در نتیجه بهبود راندمان احتراق و حذف نقاط متمرکز دما بالا به عنوان منبع اصلی تشکیل آلاینده NO می گردد. همچنین افزایش عدد چرخش به دلیل پخش جریان در راستای شعاعی و افزایش سطح تبادل حرارتی شعله، به رغم کاهش دمای حداکثر شعله، شار گرمایی تابشی متوسط شعله را به میزان %3/31 افزایش و آلاینده NO را به میزان 6/58% کاهش می دهد.