فهرست مطالب

نشریه سوخت و احتراق
سال ششم شماره 2 (پیاپی 12، پاییز و زمستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/12/15
  • تعداد عناوین: 6
|
  • نواب فتحی، محمدعلی دهنوی صفحه 1
    حساسیت دمایی سرعت سوزش پیشرانه های جامد مستقیما بر دقت و عملکرد موتور راکت تاثیرگذار است. در این تحقیق، تاثیر مواد افزودنی از قبیل اکسید آهن (IO) بر حساسیت دمایی سرعت سوزش پیشرانه های جامد مرکب بر پایه HTPB با انجام آزمون های سرعت سوزش، آنالیز حرارتی دیفرانسیلی (DTA)، دانسیته (براساس استاندارد نظامی) و دمای خوداشتعالی بررسی شده است. همچنین، تاثیر نسبت های متفاوت درشت به ریز ذرات اکسیدکننده آمونیوم پرکلرات (AP) بر حساسیت دمایی مطالعه شده است. نتایج به دست آمده از آزمایش ها نشان داد که با افزودن اکسید آهن و همچنین کاهش نسبت درشت به ریز ذرات AP سرعت سوزش افزایش می یابد. تحلیل حرارتی دیفرانسیلی (DTA) نشان داد که دمای تجزیه AP با افزودن اکسید آهن کاهش می یابد. همچنین، با توجه به نتایج آزمون دمای خوداشتعالی، مشخص شد که دمای خوداشتعالی با افزودن اکسید آهن کاهش می یابد. علاوه بر این، نتایج به دست آمده نشان داد حساسیت دمایی با افزودن اکسید آهن و همچنین با کاهش نسبت درشت به ریز ذرات AP کاهش می یابد. در پیشرانه های AP/HTPB/IO و AP/HTPB با نسبت های پایین درشت به ریز ذرات AP، افزایش دمای سطح سوزش سبب کاهش حساسیت دمایی می شود. کمترین مقدار برای حساسیت دمایی زمانی مشاهده می شود که ذرات ریز AP و IO با هم مخلوط شوند.
    کلیدواژگان: پیشرانه های مرکب، سرعت سوزش، حساسیت دمایی، دمای خوداشتعالی، DTA
  • حسین بیدقی دیزجی، مهدی بیدآبادی صفحه 13
    در مقاله حاضر، با توجه به اهمیت پارامترهای مختلف سینتیک فرایندهای خشک شدن و پیرولیز ذرات ارگانیکی چون لایکوپدیوم بر روی مدل های تحلیلی احتراق این نوع ذرات، به بررسی سنتیک این فرایندها پرداخته شده است. در این تحقیق، با استفاده از منحنی های TGA نتایج آزمایشگاهی موجود به بررسی منحنی های DTG و ارائه یک مدل تحلیلی برای سنتیک فرایندهای خشک شدن و پیرولیز ذرات در پدیده احتراق پرداخته شده است. در این کار، به صورت تحلیلی سینتیک پیرولیز و خشک شدن رطوبت ذرات لایکوپدیوم مطالعه شده و با استفاده از آن ضرایب سینتیکی مربوط به هر مرحله از پیرولیز این ذره به دست آمده است. نتایج نشانگر تطابق فوق العاده مدل تحلیلی با نتایج آزمایشگاهی موجود است. می توان نتایج حاصل از این کار را با درصد اطمینان بالایی در مدل های تحلیلی آینده برای ذرات لایکوپدیوم مورد استفاده قرار داد.
    کلیدواژگان: احتراق ذرات لایکوپدیوم، سینتیک فرایند پیرولیز، سینتیک فرایند خشک شدن
  • ساسان اکبرپور، رحیم خوشبختی سرای، مهدی میرزایی، وحید محمدی، قاسم سلیمانی صفحه 21
    یکی از چالش های موجود در موتورهایHCCI عدم وجود سیستم کنترلی مناسب نظیر موتورهای احتراق داخلی مرسوم است. از این رو، کنترل احتراق HCCI می تواند راه را برای توسعه تجاری این موتورها هموار کند. در کار حاضر، یک مدل کنترلی (COM) توسعه یافته است که قادر است زمان شروع احتراق (SOC)، دوره احتراق(BD) و زاویه میل لنگی که در آن 50 درصد آزادسازی گرما اتفاق افتاده است (CA50) را پیش بینی کند. کارایی مدل با استفاده از مقایسه پارامترهای مذکور با مقادیر متناظر تجربی آن ها (از تحلیل داده های فشار داخل سیلندر اندازه گیری شده) در محدوده وسیعی از شرایط عملکردی موتور مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه، مقادیر مختلف برای دمای مخلوط ورودی، فشار ورودی و نسبت هم ارزی، برای موتور HCCI گازسوز در مدل توسعه یافته اعمال شد. از این نتایج برای بهینه سازی ضرایب موجود در رابطه اصلی مدل انتگرال کوبشی اصلاح شده و سایر روابط موجود برای پیش بینی پارامترهای احتراقی استفاده شد. دسترسی به شرایط مناسب ورودی جهت عملکرد پایدار موتور از محاسن این سیستم کنترلی است.
    کلیدواژگان: موتور HCCI، مدل کنترلی (COM)، زمان شروع احتراق (SOC)، دوره احتراق (BD)، CA50
  • مهدی بیدآبادی، فاطمه ابراهیمی نسب صفحه 35
    در این کار، به صورت تحلیلی، به مطالعه اثر اتلاف حرارت بر روی انتشار شعله پیش مخلوط پرداخته شده است. از یک مدل جدید نفوذی-حرارتی، که در آن ساختار شعله به چهار ناحیه تقسیم شده و عدد دامکولر (نسبت نرخ واکنش شیمیایی به نرخ تبخیر ذرات ریز) و عدد زلدویچ (فرم بی بعد انرژی فعالسازی مخلوط واکنشگر) به عنوان پارامترهای اساسی درنظر گرفته شده اند، برای بررسی تاثیر اتلاف حرارت در انتشار شعله در میان پیش مخلوط ذرات سوخت ارگانیک با توزیع یکنواخت استفاده شده است.در نهایت، با حل حالت پایدار، نتایج برای سرعت سوزش در شرایط متفاوت ارائه شده است و همان طور که انتظار می رفت اتلاف حرارت در کلیه موارد باعث کاهش سرعت سوزش شد که این کاهش به طور میانگین 18 درصد محاسبه شد. در پایان، صحت نتایج با نتایج آزمایشگاهی موجود ارزیابی شده و با اختلاف 31 درصد مورد قبول واقع شد.
    کلیدواژگان: اتلاف حرارت، ذرات ارگانیک، عدد دامکلر، سرعت سوزش
  • سبحان امامی کوپایی، کیومرث مظاهری، علی شمعونی پور صفحه 49
    در این پژوهش، با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) به مطالعه شتاب گیری شعله و گذار از جت شعله آشفته به تراک در لوله ای با یک مانع، که توسط مخلوط استوکیومتری هیدروژن-هوا پر شده، پرداخته شده است. به منظور شبیه سازی احتراق زیرشبکه از رویکرد شعله ضخیم شده مصنوعی(ATF) و به منظور مدل سازی دقیق تر اثرات واکنش های شیمیایی بر پدیده حاضر از یک سینتیک 21 مرحله ای استفاده شده است. از آنجایی که درنظر گرفتن سینتیک شیمیایی تفصیلی هزینه محاسباتی را به شدت افزایش می دهد، از روش جدول سازی درجای تطبیق پذیر(ISAT) بهره برده شده است. بررسی نتایج حاضر نشان می دهند که رویکرد پیشنهادی LES/ATF/ISATاز توانایی بالایی در بازتولید پدیده های فیزیکی روی داده در حین فرآیند انتشار شعله و گذار از جت شعله آشفته به تراک برخوردار است. مشاهده شد، حضور دیوار، در محفظه ای که جت شعله در آن تخلیه می شود، تاثیر بسزایی در رفتار شعله و آغازش تراک دارد، به طوری که آغازش تراک دقیقا در مجاورت دیواره و درست در پشت ساقه ماخ شکل گرفته در اثر انعکاس شوک پیشرو از دیوار روی می دهد. البته این آغازش به دنبال چندین انفجار محلی روی داده در پشت لبه حمله به وقوع می پیوندد.
    کلیدواژگان: جت شعله آشفته، آغازش تراک، شتاب گیری شعله، شبیه سازی گردابه های بزرگ، روش شعله ضخیم شده مصنوعی
  • نیما طینتی، مسعود ندافیان بجستانی، حمید ممهدی هروی*، جواد ابوالفضلی اصفهانی، کاظم بشیرنژاد صفحه 67

    در این تحقیق، سرعت سوختن آرام شعله های متان-هوا و پروپان-هوا در گستره وسیعی از نسبت های هم ارزی و در فشار اتمسفر به طور آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. روش شار حرارتی برای اندازه گیری سرعت سوختن استفاده شد. آزمایش ها برای متان-هوا و پروپان-هوا در نسبت های مختلف هم ارزی انجام شد. حد اکثر سرعت شعله برای متان- هوا و پروپان-هوا در نسبت هم ارزی 1/1 و به ترتیب 33/37 و cm/s1/42 اندازه گیری شد. نتایج با داده های معتبر منتشرشده تطابق قابل قبولی دارند. شبیه سازی با استفاده از کد پیش آمیخته نرم افزار کمکین 2 انجام گرفت و سازوکارهای شیمیایی GRI-Mech 3.0 ودانشگاه پرینستون به ترتیب برای احتراق متان و پروپان درنظر گرفته شده اند. نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی تطابق خوبی را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: سرعت شعله، آرام، پیش آمیخته، روش شار حرارتی، شبیه سازی عددی
|
  • Navab Fathi, Mohammad Ali Dehnavi Page 1
    The temperature sensitivity of solid propellant burning rate directly affects the accuracy and performance of the rocket motor. In this study، the effect of additives such as iron oxide (IO) on burning rate temperature sensitivity of solid composite propellants based on HTPB was investigated by burning rate، DTA، density and auto ignition temperature experiments. Also the effect of various coarse to fine ratios of oxidizer ammonium per chlorate on temperature sensitivity was studied. The experimental results showed that the burning rates of these propellants were increased by addition of iron oxide or decreasing coarse to fine ratios of ammonium per chlorate particles. DTA results indicated that decomposition temperatures of AP were decreased by addition of iron oxide. Also the auto ignition temperatures of AP with iron oxide were decreased according to the results of auto ignition temperature test. The results also showed that the burning rate temperature sensitivity of AP/HTPB based propellants was reduced by addition of IO or decreasing coarse to fine ratios of ammonium per chlorate particles. The enhancement of burning surface temperature of AP/HTPB/IO and AP/HTPB with low coarse to fine ratios is responsible for the reduced temperature sensitivity. Very small values of the temperature sensitivity are seen when fine AP particles and IO are mixed together.
    Keywords: Composite propellants, Burning rate, Temperature sensitivity, Auto ignition temperature, DTA
  • Hossein Beidaghy Dizaji, Mehdi Bidabadi Page 13
    The effects of kinetics of drying and pyrolysis processes of organic particles such as lycopodium on analytical models of combustion ofthis type of particlesare studied in this paper.DTG curves are investigatedusing experimental TGA curvesand an analytical model for the kinetics of drying and pyrolysis processes of particlesin combustion phenomena is presented. The results show excellent agreement between this analytical model and experimental results. It is possible toconfidentlyuse the results of thisanalytical model for future analytical models of lycopodium particles.
    Keywords: Combustion of lycopodium particles, Kinetics of pyrolysis process, Kinetics of drying process
  • Sasan Akbarpour, Rahim Khoshbakhti Saray, Mehdi Mirzaei, Vahid Mohammadi, Ghasem Soleimani Page 21
    One of the main challenges in HCCI engines is lack of suitable control system as exists in conventional internal combustion engines. Therefore، controlling HCCI combustion can improve the commercial application of these types of engine. In this study a control oriented model (COM) that can predict SOC، BD، and CA50hasbeen developed. The validity of the model has been verified by comparing the predicted pressure traces with the corresponding experimental data، resulted from analysis of in cylinder pressure data، in a wide range of operating conditions. Then، various amounts of intake temperature، intake pressure، and equivalence ratio in HCCI engine in the developed model have been implemented. These data are used to optimize coefficients in Modified Knock Integral Model (MKIM) correlation، and other correlations for predicting combustion parameters. One of the advantages of this COM is easy access to inlet parameters.
    Keywords: HCCI engine, Control Oriented Model, Start of Combustion, Burn Duration, CA50
  • Mehdi Bidabadi, Fatemeh Ebrahiminasab Page 35
    This paper presents the influence of heat-loss on the structure of flame during propagation through two-phase mixture including micro-organic particles and air in the framework of thermal-diffusive model with non-unity Lewis number and Damköhler number (ratio of chemical reaction rate to vaporization rate). Then، burning velocity as a combustion parametere is analytically characterized with heat-loss impact. The model predictions are validated with both published experimental data and previous theoretical models، and reasonable agreement is achieved. The obtained results demonstrate that heat-loss plays a significant role in the reduction of the burning velocity.
    Keywords: Heat loss effect, Organic dust particles, Damköhler number, Burning velocity
  • Sobhan Emami Koopaei, Kiumars Mazaheri, Ali Shamoonipour Page 49
    In the present study, a large eddy simulation (LES) of the flame acceleration and the transition from turbulent flame jet to detonation in a tube with a single obstacle containing premixed stoichiometric hydrogen-air was conducted. The subgrid-scale combustion was represented by the artificially thickened flame (ATF) approach. For detailed modeling of chemical reactions effects on the present phenomenon, a 21-step kinetic scheme was used. In situ adaptive tabulation (ISAT) method was also exploited to reduce the computational cost of using detailed chemistry. The present results show that the proposed LES/ATF/ISAT approach well reproduces the physical phenomenon that occurs during the flame propagation and the transition from turbulent flame jet to detonation. It is observed that the flame behavior and the detonation initiation are influenced by tube walls. Indeed, detonation initiation occurs close to the wall and behind a Mach stem which is formed due to reflection of the leading shock from the wall. Morever, the detonation initiates following a series of local explosions that occurs behind the leading shock.
    Keywords: Turbulent flame jet, Detonation initiation, Flame acceleration, Large eddy simulation, Artificial
  • N. Tinati, M. N. Bajestani, H. M. Heravi, J. A. Esfahani, K. Bashirnezhad Page 67

    In this research experimental measurements of adiabatic burning velocities in methane-air and propane-air flames were carried out over a wide range of equivalence ratios at atmospheric pressure. Heat flux method was used for measurement of burning velocities. Experiments were done for methane-air and propane-air mixtures at various equivance ratios.The maximum burning velocity for methanr-air and propane-airwas obtained at equivalence ratio of 1.1 as 37.33 and 42.1cm/s respectively.The results were in satisfactory agreement with published data in the literature. Simulations were performed using Premix code of ChemkinII with GRI Mech3.0 and Princeton university reaction mechanisms for the combustion of methane and propane respectively. The simulation and experimental results also showed good agreement

    Keywords: Burning velocity, Laminar flame, Premix, Heat flux method, Numerical simulation