به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « احتراق » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «احتراق» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • علیرضا علی پور*، پویان عباسپور
    ددر مطالعه حاضر، احتراق مخلوط پیش آمیخته هیدروژن- هوا در یک میکرومحفظه حلزونی دو مسیره با هدف استفاده به عنوان منبع گرما در سیستم های میکروترموفتوولتاییک بررسی شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی و پایا با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی جزئی و انتقال گرما در دیوار حل شد. پارامتر های بررسی شده در این پژوهش شامل سرعت ورودی جریان، نسبت هم ارزی و رسانش گرمایی دیوار هستند. عملکرد گرمایی محفظه احتراق با محاسبه دمای جریان های مسیرهای رفت و برگشت، پارامتر های مرتبط با توزیع دمای دیوار و بازده ارزیابی شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت ورودی، تبادل گرما میان مسیرهای رفت و برگشت از حالت بهینه خود فاصله می گیرد و روی توزیع دمای دیوار تاثیر می گذارد. اگرچه میانگین دمای سطح خارجی دیوار با سرعت ورودی افزایش می یابد ولی توزیع دما غیریکنواخت تر می شود. این افزایش در شاخص یکنواختی دمای دیوار موجب کاهش بازده با افزایش سرعت ورودی می شود. در مورد تاثیر نسبت هم ارزی مشخص شد که با افزایش آن، تبادل گرما بین جریان مسیرهای رفت و برگشت بهینه تر و بازده سیستم افزایش می یابد. تاثیر افزایش ضریب رسانش گرمایی دیوار تا مقدار  12وات بر مترکلوین بررسی و نتیجه شد که تاثیر مطلوبی روی همه پارامترهای مرتبط با عملکرد گرمایی محفظه احتراق و بازده دارد. بیشترین بازده سیستم مقدار 18/10 درصد محاسبه شد که با مقایسه آن با بازده سایر هندسه های محفظه احتراق مشخص شد که میکرومحفظه های حلزونی از نظر بازده توانایی رقابت با سایر میکرومحفظه های احتراق را به منظور استفاده در سیستم های میکروترموفتوولتاییک دارا هستند.
    کلید واژگان: احتراق, هیدروژن, میکرومحفظه حلزونی, میکروترموفتوولتاییک, بازده}
    Alireza Alipoor *, Pouyan Abbaspour
    In the present study, the combustion of hydrogen-air premixed mixture in a circular cross-section swiss-roll micro combustion chamber, designed as a heat source for micro thermophotovoltaic systems, has been investigated. The governing equations were solved using a three-dimensional steady state CFD method, considering detailed chemical kinetics and conjugate heat transfer. The parameters examined in this study include the average inlet velocity, equivalence ratio, and wall thermal conductivity. The thermal performance of the combustion chamber was evaluated by calculating the temperature of the inlet and outlet paths, wall temperature uniformity index, and efficiency. Results indicated that increasing the average inlet velocity leads to a deviation from the optimal heat exchange between the inlet and outlet paths and affects the wall temperature distribution. Although the average temperature of the outer wall increases with inlet velocity, the temperature distribution becomes more non-uniform. This increase in the non-uniformity reduces efficiency with higher inlet velocities. The study on the effect of the equivalence ratio showed that increasing it optimizes heat exchange between the inlet and outlet paths and enhances system efficiency. The impact of increasing the wall thermal conductivity up to 12W/m.K was analyzed, showing a positive influence on all parameters related to the thermal performance of the combustion chamber and efficiency. The maximum total efficiency was calculated to be 10.18%, demonstrating that swiss-roll micro combustion chambers can compete with other micro combustor geometries for use in micro thermophotovoltaic systems.
    Keywords: Combustion, Hydrogen, Swiss-Roll Micro Combustor, Micro Thermophotovoltaic, Efficiency}
  • نیما غیاثی طبری*، حسین محسنیان، مهران زرکش
    در این مطالعه به شبیه سازی عددی سه بعدی یک رآکتور احتراق صنعتی نمونه ورود همزمان پرداخته شده است. معادلات و واکنش های حاکم بر مسئله پیاده سازی و پارامترهای عملکردی مطابق با کارهای آزمایشگاهی درنظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی عددی، با داده های تجربی و مقالات مشابه موجود مقایسه و صحت سنجی شده است. چهار مدل تبخیر مواد فرار بررسی و نتایج حاصل از شبیه سازی با یکدیگر مقایسه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان میدهند، اگرچه مدل کوبایاشی دارای زمان محساباتی بالاتری است، اما جواب های نزدیک تری به نتایج تجربی ارائه می دهد. تاثیر افزایش/کاهش اندازه ذرات زغال سنگ تزریق شده مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که افزایش اندازه ذرات سوخت از 55 تا 120 میکرومتر منجر به کاهش دمای گاز درون رآکتور شده است. با کاهش اندازه متوسط ذرات از 55 به 30 میکرومتر، دما در نزدیکی شعله از 1800 کلوین تا نزدیک 1900 کلوین افزایش یافته است.
    کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مطالعه عددی, احتراق, رآکتور ورود همزمان, زغال سنگ پودرشده}
    Nima Ghiasi Tabari *, Hossein Mohsenian, Mehran Zarkesh
    In this study, a three dimensional numerical simulation of an industrial entrained flow combustion reactor has been conducted. The governing equations and reactions are implemented and the operating parameters are considered according to the experimental works. The results obtained from the numerical simulation are validated by comparing with existing experimental data and similar published papers. Four different devolatilization models are investigated and the simulation results are compared to each other. The obtained results show that although the Kobayashi model has a higher calculation time, it provides more accurate results compare to the experimental results. The effect of increasing/decreasing of injected coal particle sizes are studied. The results show that increasing of the coal particle sizes from 55 to 120 μm has led to a decrease in the gas temperature inside the reactor. By reducing the average coal particle size from 55 to 30μm, the gas temperature close to the flame has increased from 1800 K to 1900 K.
    Keywords: Numerical Study, Combustion, Entrained Flow Reactor, Pulverized Coal}
  • اسرین قنبریان*، ایوب عادلی کودهی، علی اکبر پورفاتح، وحید جلالوندی

    در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی احتراق در یکی از کوره های صنعتی واحد تبدیل کاتالیستی شرکت پالایش نفت کرمانشاه به منظور بررسی علت آسیب به دمپر آن و ارائه راهکار جهت رفع این مشکل انجام شده است. در ابتدا، بررسی وضعیت موجود انجام شده است. بدین منظور مدل عددی کوره و مشعل، تهیه شده و شبیه سازی های عددی برای بررسی وضعیت حاضر صورت گرفته است. همخوانی بین داده های واقعی کوره با داده های حاصل از شبیه سازی عددی، در حد قابل قبول است. بدین ترتیب با اعتماد به روش به کار گرفته شده در شبیه سازی حاضر، در گام بعد با تغییر مشعل و تغییر شکل شعله، شبیه سازی های عددی در جهت رفع ایراد انجام شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که با تغییر مشعل و استفاده از 4 مشعل کوچکتر به جای یک مشعل و با حفظ ظرفیت، شکل شعله شاخه ای شده و با افزایش انتقال حرارت ناشی از این وضعیت، دما در محل نصب دمپر با وجود هوای اضافه کمتر، حدود 170 درجه سانتی گراد کمتر می شود. این کاهش دما می تواند مشکل آسیب دیدن دمپر به واسطه ضعیف شدن سازه اتصال آن به دودکش را رفع کند.

    کلید واژگان: کوره حرارتی, احتراق, حل عددی, انتقال حرارت, مشعل, دودکش}
    Asrin Ghanbarian *, Ayoub Adeli Kodehi, Aliakbar Pourfateh, Vahid Jalalvandi

    In this paper, the numerical simulation of combustion in one of the industrial furnaces of Kermanshah Oil Refining Company has been carried out in order to investigate the cause of high temperature damage to its damper and provide a solution to solve this problem. At first, the current situation has been investigated. For this purpose, the numerical model of furnace and burner has been produced and numerical simulations have been carried out to check the current situation. The agreement between the actual factory data and the numerical simulation data is acceptable. In the next step, by changing the burner and changing the shape of the flame, numerical simulations have been performed in order to solve the problem. The obtained results show that by changing the burner and using 4 smaller burners but with a longer flame, the shape of the flame becomes branched and with the increase of heat transfer caused by this situation, the temperature at the place where the damper is installed decreases by about 170 degrees Celsius. This decrease in temperature can solve the problem of damaging the damper and softening the structure connecting it to the flue.
     
    .

    Keywords: Heater, Combustion, Numerical Solution, Heat Transfer, Burner, Stack}
  • امیرحسین فشامیها، احسان رسولی اسکوئی، محمدمهدی صالحی*

    شبیه سازی عددی شعله های آشفته با روش ریزشعله آرام در شرایط شدت آشفتگی بالا به سادگی میسر نیست. نتایج تجربی و شبیه سازی عددی مستقیم نشان می دهد که وارد کردن اثرات کرنش در تولید جداول ریزشعله ها می تواند دقت مدل سازی را به صورت قابل توجهی افزایش دهد. به طوری که در این پژوهش با اعمال اثرات کرنش طول شعله نسبت به حالت بدون کرنش افزایش 30 میلی متری دارد. در این پژوهش روش ریزشعله آرام کرنش یافته در شبیه سازی شعله های آشفته پیش مخلوط پیاده سازی و مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تولید جداول ریزشعله ها از شعله جریان متقابل پیش مخلوط استفاده شده است. این جداول با استفاده از دو متغیر پیشرفت واکنش و روش تابع توزیع احتمال پیش فرض در حل گر دینامیک سیالات محاسباتی مورد استفاده قرار می گیرد. مدل بدست آمده در این پژوهش برای شبیه سازی رینولدز-متوسط شعله آشفته یک مشعل بنزن پیلوت دار مورد استفاده قرار گرفته است. این مشعل از رویکرد نوینی جهت افزایش شدت آشفتگی ورودی بهره می برد. نتایج نشان می دهد که استفاده از روش ریزشعله آرام کرنش یافته در مقایسه با ریزشعله کرنش نیافته سرعت انتشار شعله و در نتیجه طول شعله را به مقدار قابل توجهی بهتر پیش بینی می کند.

    کلید واژگان: احتراق, آشفتگی, شعله پیش مخلوط, مدل ریزشعله آرام, نرخ کرنش}
    Amirhossein Fashamiha, Ehsan Rasouli Oskuei, MohammadMahdi Salehi *

    Numerical simulation of turbulent flames with laminar flamelet models is not easily possible under high turbulence intensity conditions. Experimental results and direct numerical simulations show that introducing strain effects in the production of flamelet tables can significantly increase the accuracy of modeling. In this work, implementing the strain effects in the model results in 30 mm increase in the flame height relative to the unstrained model. In this work, a strained flamlet model has been implemented and evaluated in the simulation of turbulent premixed flames. The premixed counterflow flame has been used to produce the flamelet tables. These tables are used in the computational fluid dynamics solver using two reaction progress variables and the presumed probability density function method. The model obtained in this research has been used in Reynolds-Averaged simulation of a turbulent piloted premixed flame in a bunsen burner. This burner utilized a novel approach to highly increase the input turbulence intensity. The results show that the strained flamelet model predicts the flame propagation speed and consequently the flame length, significantly better compared to the unstrained flamelet model.
    .

    Keywords: Combustion, Turbulence, Premixed flame, Laminar flamlet model, Strain Rate}
  • امیر گودرزی، اصغر افشاری*
    بهبود فرایند احتراق از دیرباز به عنوان یکی از مهمترین فرایندهای دخیل در تولید انرژی مورد نیاز انواع سیستم ها مورد توجه بوده است. استفاده از ابزار پلاسمایی به عنوان راهکار نوین برای افزایش بازده و ایجاد قابلیت عملکرد سیستم های اشتعالی در شرایط کاری وسیع تر در سالیان اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق تاثیرات سیستم پلاسما پایه بر مشخصه های عملکردی فرایند احتراق به صورت تجربی بررسی شده است. برای این منظور از دو پیکربندی آزمایشگاهی استفاده شده است. در ساختار اول از مشعل بونزن به دو صورت باز و محصور برای مطالعه خواص شعله ساکن پیش آمیخته استفاده شده است. در این ساختار تحلیل نتایج بر اساس تصویر برداری اپتیکی به روش شیلرن و مشاهده پایداری و مخروط شعله تشکیل شده صورت گرفته است. در ساختار دوم از محفظه حجم ثابت برای مطالعه خواص شعله متحرک در محیط اشتعال پذیر استفاده شده است. در این مطالعه تفسیر نتایج بر اساس تصویر برداری فوق سریع به روش شیلرن از شعله شکل گرفته درون محفظه و همچنین داده های فشار درون محفظه حین احتراق استفاده شده است. نتایج گویای بهبود مشخصات شعله شامل سرعت آرام شعله و پایداری آن بر اساس مشاهدات شعله باز می باشد. همچنین کاهش زمان توسعه اولیه شعله و افزایش ناحیه اشتعال پذیری مخلوط تحت تاثیر محیط پلاسمایی، از نتایج حاصل از تست محفظه حجم بسته می باشد.
    کلید واژگان: احتراق, پلاسما, مطالعه آزمایشگاهی, روش های اپتیکی, راکتور سد دی الکتریک}
    Afshari Asghar *
    Combustion process improvement as one of the most important factors in the energy supplement for different devices has attracted great attention. Recently the concept of plasma assisted combustion as a new approach to increase efficiency and reliability of combustion based systems in the different working conditions has considered. In the present paper, two different experimental setups are used to investigate plasma system effects on the operational characteristics of combustion process. At the first setup, open and confined Bunsen burner is used to study premixed stagnated flame. In this structure flame properties are measured by optical schlieren photography method based on generation and stability of the flame cone. At the second setup, constant volume chamber is used to analyze propagating flame in combustible environment. In this structure high speed schlieren photography from propagating flame front and high frequency pressure measurement is used to study premixed propagating flame. Results indicate that, in the open stagnated flame plasma effects improve the laminar flame speed, in the confined stagnated flame plasma effects improve the flame stability and in the propagating flame plasma effects reduce the ignition delay, develop the lean flammability limit and increase laminar flame speed.
    Keywords: plasma assisted combustion, optical schlieren photography, Experimental analysis, laminar flame speed, flame stability, flammability limit}
  • سید امیرحسین زمزمیان*، سهیل رضازاده مفردنیا، محمدرضا پازوکی، محمد پازوکی
    افزودنی های نانوساختار کاربرد گسترده یی در صنایع مختلف به ویژه نیروگاه ها دارند و باعث کاهش مصرف ویژه ی سوخت عبارت است از اندازه گیری بازده یا راندمان سوخت هر موتور محرکه یا محفظه احتراق که باعث احتراق می شود و انرژی یا توان حاصل را تولید می کند. در واقع به عنوان تعریف عبارت است از میزان مصرف سوخت تقسیم بر توان تولید شده و همچنین کاهش انتشار آلاینده ها می شوند. در این مطالعه، نانوذرات هیبریدی در سوخت های مازوت و دیزل پراکنده شده اند و ویژگی های فیزیکوشیمیایی نانوسوخت های ساخته شده بررسی شده اند. نتایج نشان داد که شدت ارزش حرارتی نانوسوخت پایه مازوت و پایه دیزل به ترتیب نسبت به سوخت های خالص مازوت و دیزل به میزان 13٫41٪ و 14٫02٪ بهبود پیدا کرده اند. بنابراین، نانوذرات اکسید فلزی و نانولوله های کربنی چنددیواره تاثیر قابل ملاحظه یی بر ویژگی های احتراقی سوخت دارند. به طور کلی، نمونه های بهینه ی نانوسوخت بر پایه ی مازوت و دیزل همه ی ویژگی های یک سوخت ایده آل برای استفاده در فرایند احتراقی را دارند و می توانند جایگزین مناسبی برای سوخت های مازوت و دیزل خالص باشند.
    کلید واژگان: نانوسوخت, نانودیزل, نانوساختار هیبریدی, نانومازوت, احتراق}
    S. A.H. Zamzamian *, S. Rezazadeh Mofradnia, M. R. Pazouki, M. Pazouki
    Nanostructured additives have been widely used in various industries especially power industry in order to decrease both specific fuel consumption (fuel consumption per unit of electricity production, SFC) and pollutants emission. The most important fuel properties are fuel density, kinematic viscosity, flash point, cetane number, and calorific value. Calorific value of a fuel is the thermal energy released per unit quantity of fuel when the fuel is burned completely and the products of combustion are cooled back to the initial temperature of the combustible mixture. It measures the energy content in a fuel. The calorific value of a fuel can be measured in a bomb calorimeter. The most frequently used fuel additives for diesel engines are oxygenated additives, antioxidants, cold flow improvers, lubricity improvers, cetane improvers, metal-based additives, and nanomaterials. In recent years, various nanomaterials, acting as diesel engine fuel additives, gained substantial attention. According to investigation results obtained so far, these additives look to be extremely promising. This follows from the wide range of options they offer in influencing practically all important engine characteristics by affecting many processes from fuel combustion to exhaust treatment. In this study, hybrid nanoparticles were dispersed in mazut and diesel fuels as hybrid nanofuels and the physico-chemical properties of manufactured nanofuels were evaluated. Dispersion of the nanoparticles were carried out in two stages. They were weighed and mixed to surfactants and added to fuel. Then the mixture was dispersed by using an ultrasonic device.The results indicated that the rate of calorific values of mazut-based nanofuels and diesel-based nanofuels were improved to 13.41% and 14.02%, respectively, in proportion to pure mazut and pure diesel fuels. Therefore, metal oxide nanoparticles and multi-walled carbon nanotubes had a remarkable impact on combustion properties of fuels. The final price of nanofuel was up to 20-30% more than pure fuels which can be reduced when nanofules are produced in large scale. It can be concluded that the optimized samples of mazut-based and diesel-based nanofuels had all properties of an ideal fuel for using in a combustion process and could be considered as suitable alternatives to pure mazut and pure diesel fuels.
    Keywords: Nanofuel, Nanodisel, Hybrid nanostructure, Nanomazut, Combustion}
  • سید قاسم مشیر استخاره، علیرضا مستوفی زاده*، مهرداد بزاززاده
    افزایش سرعت انتشار شعله به کمک نیروی گریز از مرکز می تواند منجر به کاهش طول محفظه احتراق و در نتیجه افزایش نسبت نیروی جلوبرنده به وزن در موتورهای توربین گاز هوایی شود. در این تحقیق تاثیر نیروی گریز از مرکز بر روی گسترش شعله پیش-آمیخته بررسی شده است. بدین منظور، شبیه سازی گردابه های بزرگ احتراق پیش آمیخته هوا-پروپان در دو هندسه داکت مستقیم و منحنی به همراه پله در دیواره خارجی به عنوان شعله نگه دار، با استفاده از نرم افزار منبع-باز اوپن فوم انجام و با نتایج تجربی مقایسه گردید. داکت های مورد نظر دارای ورودی و خروجی هستند و پارامترهای دمای میانگین و چین خوردگی (نسبت سرعت شعله آرام به مغشوش) برای دو سرعت ورودی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ملاحظه گردید که داکت منحنی با القاء نیروی گریز از مرکز به مخلوط سوخت و هوا سبب اختلاط بهتر مخلوط شده و چین خوردگی، افزایش سطح مقطع شعله و درنتیجه سرعت گسترش شعله بهبود می یابد. همچنین داکت منحنی قابلیت تحمل افزایش سرعت ورودی به مقادیر بالاتر را نیز دارد. در ادامه به منظور بررسی اثر دوران بیشتر سیال، هندسه داکت جدیدی برای دوران بیشتر مخلوط، طراحی و مورد تحلیل قرار گرفت. مقایسه پارامترهای دما و چین خوردگی در مقطع خروجی برای دو هندسه منحنی اولیه (C2) و طراحی شده (C3)، نشان داد که افزایش دوران به دلیل افزایش نیروی گریز از مرکز، پارامترهای چین خوردگی و دمای میانگین در خروجی را بهبود می دهد.
    کلید واژگان: احتراق, اوپنفوم, پیش آمیخته, شبیه سازی گردابه های بزرگ}
    Seyyed Gh. Moshir Estekhareh, A.R. Mostofizadeh *, M. Bazazzadeh
    Increasing the propagation speed of the flame due to centrifugal force can lead to reducing the length of the combustion chamber and increasing the thrust-to-weight ratio in air gas turbine engines. The effect of centrifugal force on the propagation of the premixed flame has been investigated. For this purpose, the large eddy simulation of premixed combustion of the air-propane mixture in two straight and curved ducts with a step in the outer wall as a flame holder was performed using OpenFoam software and compared with the experimental data. The ducts have an inlet and outlet, and the averaged temperature and the wrinkling (the ratio of laminar to turbulent flame speed) were investigated for two different inlet velocities. It was observed that the curved duct inducing centrifugal force to the fuel and air mixture causes better mixing and wrinkling, increases the area of the flame, and as a result, the speed of flame propagation was improved. Also, the curved duct can withstand increasing the inlet velocity to higher values. To study the effect of fluid circulation, a new duct geometry for more mixture circulation was designed and analyzed. The comparison of temperature and wrinkling parameters in the outlet section for two initial curve ducts (C2) and the new one (C3) showed that the increase in the rotation due to the increase in centrifugal force improved the average temperature and wrinkling parameters in the outlet.
    Keywords: Combustion, OpenFOAM, Premixied, Large Eddy Simulation}
  • سامان کسمائی، سحر نوری*، سیروس کسمائی
    مطالعات زیادی در زمینه کوره های گازی جهت بهبود عملکرد و همچنین کاهش مشکلات زیست محیطی آن ها انجام شده است. استفاده از تکنولوژی احتراق مبتنی بر سوخت اکسیژنی یکی از روش های رایج در کاهش مشکلات زیست محیطی می باشد. در کوره های گازی مبتنی بر احتراق سوخت اکسیژنی، با توجه به دمای بالای شعله، انتقال حرارت تشعشعی بخش مهمی از شار حرارتی را تشکیل می دهد و  نقش مهمی در نحوه توزیع دمای شعله دارد. پارامترهای مختلفی در انتقال حرارت تشعشعی کوره ها تاثیر دارد. در این پژوهش به بررسی تاثیر ضریب تشعشع دیوارها، ترکیب اکسیدکننده و چرخش جریان ورودی در کوره گازی هارول که با سوخت متان کار می کند پرداخته شد. از مدل  استاندارد، مدل جهت گیری گسسته و مدل اتلاف گردابه ای به ترتیب جهت مدل سازی آشفتگی جریان، تشعشع و فرایند احتراق استفاده شد. خواص تشعشعی محیط گازی با استفاده از مدل جمع وزنی گازهای خاکستری تعیین شد. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد چرخش از 2/0 به 1، شعله در اثر حرکت چرخشی گازها به اندازه 92 میلی متر به دیواره بالا و 100 میلی متر به دهانه ورودی نزدیک می شود. این امر سبب می شود که با افزایش عدد چرخش شار حرارتی دیوارها افزایش و شار حرارتی محوری کاهش یابد. با تغییر ترکیب اکسیدکننده به علت تغییر در درصد و ترکیبات گازهای حاصل از احتراق، میزان فعال بودن محیط گازی از نظر تشعشعی دچار تغییر می شود. استفاده از نیتروژن در اکسیدکننده سبب می شود دمای بیشینه 40 میلی متر به سمت دیوار بالا حرکت کند درحالی که کربن دی اکسید باعث تمرکز شعله در محور مرکزی می گردد اگرچه افزایش درصد جرمی اکسیژن در اکسیدکننده فرایند پخش را بهبود می بخشد. افزایش ضریب تشعشع دیوارها نیز موجب می شود شعله متمرکزتر شود و با افزایش ضریب تشعشع از 0 به 1، بیشینه دمای شعله 140 درجه کاهش می یابد.
    کلید واژگان: احتراق, کوره گازی, سوخت اکسیژنی, تشعشع, عدد چرخش}
    Saman Kasmaiee, Sahar Noori *, Siroos Kasmaiee
    In gas furnaces based on oxyfuel combustion, radiative heat transfer is an important part of the heat flux and plays an important role in the flame temperature distribution. Different parameters affect the radiant heat transfer of furnaces. In this study, the effect of wall emissivity coefficient, oxidizer compound, and inlet flow swirl number in a Harwell gas furnace was investigated. k-ε standard, discrete ordinate, and eddy dissipation model were utilized to model turbulence, radiation, and combustion process, respectively. The radiative properties of the gaseous medium were determined using the weighted-sum-of-gray-gases model. The results showed that with increasing the swirl number, the maximum flame temperature moves upwards and approaches the inlet. This causes the heat flux of the walls to increase and the axial heat flux to decrease. By changing the oxidizer composition, the radiant activity of the gaseous medium changes. This causes a change in the temperature distribution in the whole field and axial and wall heat fluxes. The use of nitrogen in the oxidizer causes the maximum temperature to move towards the walls, while the use of carbon dioxide causes the flame to concentrate in the central axis, although the increase of the mass percentage of oxygen in the oxidizer improves flame diffusion. Increasing the wall emissivity coefficient causes the flame to become more concentrated and its maximum temperature to move upwards.
    Keywords: Combustion, Gas Furnace, Oxidyfuel, Radiation, Swirl Number}
  • سید مسعود هاشمی*، حامد امیری

    در این مقاله شبیه سازی عددی اشتعال مخلوط سوخت و هوا در یکی از سیلندر های موتور خورجینی، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مخلوط پیش آمیخته انجام گرفته است. مخلوط پیش آمیخته شامل ایزواکتان و هوا با نسبت هم ارزی 0.9 است. شبیه سازی موجود با استفاده از روش حجم محدود و احتراق مخلوط پیش آمیخته صورت گرفته و همچنین از شبکه دینامیکی در حرکت پیستون استفاده شده است. در این راستا روند تغییرات دما و فشار نسبت به زاویه چرخش میل لنگ بررسی شده است. به منظور صحه گذاری، از نتایج یک موتور تحقیقاتی استفاده شده و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی به روش مخلوط پیش آمیخته با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی روش عددی حجم محدود و مخلوط پیش آمیخته در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که بیشترین خطای تغییرات فشار بیشینه، به میزان 2/2 درصد است. بنابراین می توان در طراحی موتور های اشتعال جرقه ای از روش عددی ارایه شده استفاده نمود. پس از شبیه سازی، به منظور بهینه شدن احتراق و گسترش بهتر جبهه شعله در محفظه احتراق نوع پنت روف، مکان قرار گیری شمع موتور با شبیه سازیهای متعدد در مکان های جرقه مختلف بهبود پیدا کرده است. و با توجه به نتایج فشار و دما و کانتور های جبهه شعله و مقایسه آن ها در تحلیل های مختلف به محدوده بهینه ای دست یافته شد.

    کلید واژگان: احتراق, موتور خورجینی, اشتعال جرقهای, شبیه سازی عددی}
    Seyed Masuod Hashemi*, Hamed Amiri

    In this paper, numerical simulation of ignition of fuel-air mixture in a cylinder of a v-type engine has been done by the method of computational fluid dynamics and premixed mixture. The premixed mixture consists of iso-octane and air with an equivalence ratio of 0.9. The existing simulation is performed using the finite volume method and combustion of the premixed mixture. Besides, the dynamic mesh in the piston motion is also used. In this regard, the trend of temperature and pressure changes with respect to the crank angle has been investigated. In order to validate, the results obtained by mixed mixture method were compared to that of a research engine. The simulation results show maximum error of only 2.2% when compared to the experimental results. Therefore, the proposed numerical method can be used in the design of spark ignition engines. In order to optimize the combustion and better spreading the flame front in the pent-roof type combustion chamber, the location of the spark plug has been investigated with several simulations at different spark locations. According to the data of pressure and temperature and either flame front contours and their comparison in different analyzes, the optimal range was achieved.

    Keywords: Combustion, V-type engine, Spark ignition, Numerical simulation}
  • مهدی نیکنام عضدی، محمد مقیمان*
    در پژوهش حاضر به کمک ابزار دینامیک سیالات محاسباتی سه نوع لوله تابشی مستقیم، U شکل و W شکل با هم مقایسه شده اند. هندسه ها پس از طراحی، در نرم افزار گمبیت شبکه بندی شدند. استقلال از شبکه نیز برای هندسه Wشکل که پیچیده ترین هندسه بود انجام شد. نتایج تحقیق نخست نشان داد که مقدار انتشار آلاینده اکسید نیتروژن در لوله تابشی U شکل در مقایسه با لوله های تابشی مستقیم و W شکل بیشترین مقدار و در نوع W شکل کمترین مقدار است. لوله تابشی W شکل نسبت به دو نوع دیگر دارای راندمان بیشتری (3/55 %) است. همچنین نسبت انتقال حرارت تابشی از سطح دیواره به کل انتقال حرارت از سطح دیواره در هر سه نوع لوله تابشی بالا و بیش از 90 درصد است. با فاصله گرفتن از دیوار لوله تابشی در هر سه نوع لوله مقدار تابش بر واحد سطح کاهش می یابد. همچنین بیشترین مقدار شدت تابش مربوط به لوله W شکل و پس از آن U شکل و درنهایت کمترین مقدار مربوط به لوله مستقیم می باشد.
    کلید واژگان: احتراق, لوله تابشی, آلاینده&rlm, ها, دمای سطح}
    Mahdi Niknam-Azodi, Mohammad Moghiman *
    In the present study, with the aid of computational fluid dynamics tools three different radiant tubes including straight, u-shape and w-shape were compared. After designing the geometry, the grids generated for geometries in Gambit software. Grid independence was also performed for the W-shaped geometry, which was the most complex geometry. Firstly, the results showed that the amount of nitrogen oxide emission in the U-shaped radiant tube is the highest compared to direct and W-shaped radiant tubes and the lowest was in the W-shaped type. W-shaped radiant tube had the highest efficiency (55.3%) among all radiant tubes. Besides, the ratio of radiant heat transfer from the tube wall surface to the total heat transfer from it in all three types of radiant tubes was high and more than 90%. By moving away from the wall of the radiant tube in all tubes, the amount of radiation per unit area decreases. Furthermore, the highest amount of radiation intensity was devoted to the W-shaped tube, then the U-shaped tube, and finally the lowest amount was related to the direct tube.
    Keywords: Combustion, Radiant tube, pollutants, Surface Temperature}
  • علیرضا مستوفی زاده، قاسم مشیر، مهرداد بزاززاده

    افزایش سرعت انتشار شعله به کمک نیروی گریز از مرکز که توسط لوییس مطرح شده است، چالش جدیدی است که می تواند منجر به کاهش طول محفظه احتراق و در نتیجه افزایش نسبت نیروی جلوبرنده به وزن شود. در این تحقیق، اثر نیروی گریز از مرکز بر روی سرعت انتشار شعله در احتراق پیش آمیخته به کمک شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) احتراق پیش آمیخته مخلوط هوا - پروپان در یک لوله دوبعدی با دو انتهای بسته و در بستر نرم افزار متن باز اوپنفوم بررسی شد. مقایسه نتایج حاصل از حل عددی با نتایج آزمایشگاهی، حدود 8 درصد خطا را در بحرانی ترین شتاب گریز از مرکز (3000 متر بر مجذور ثانیه) نشان داد. به‌منظور بررسی تاثیر مدل اغتشاشی، شبیه سازی احتراق به کمک مدل اغتشاشی k-e نیز برای شتاب گریز از مرکز 3000 متر بر مجذور ثانیه با مدل LES مقایسه شد و ملاحظه شد که شبیه سازی گردابه های بزرگ، سرعت انتشار و چین خوردگی سطح شعله را با دقت بالاتری مدل‌سازی می کند. بررسی پارامتر چین‌خوردگی سطح شعله، نشان داد که در شتاب گریز از مرکز 4000 متر بر مجذور ثانیه‌، چین خوردگی سطح شعله به‌طور ناگهانی افزایش و سپس به سرعت کاهش می یابد که به نوعی خاموشی شعله را در شتاب گریز از مرکز مورد نظر نشان می دهد. سپس اثر طول لوله بر روی سرعت انتشار شعله و چین خوردگی سطح شعله در شتاب 2000 متر بر مجذور ثانیه بررسی شد و ملاحظه شد با افزایش طول لوله و افزایش فاصله از مبدا دوران، نیروی گریز از مرکز القایی افزایش و در نتیجه سرعت انتشار و چین خوردگی افزایش می یابد.

    کلید واژگان: نیروی جلوبرنده, احتراق, پیش آمیخته, اوپن فوم, چین خوردگی}
    AliReza Mostofizadeh, Ghasem Moshir, Mehrdad Bazazzadeh

    Increasing the flame propagation speed with aid of centrifugal force proposed by Lewis is a new challenge that can reduce the length of the combustion chamber and thus increase the thrust to weight ratio. In this study, large eddy simulation of premixed combustion of air-propane mixture in a two-dimensional tube with closed ends have been implemented in OpenFoam Software to investigate the effect of centrifugal force on the flame propagation speed. Comparison of numerical solution results with experimental data showed about 8% error in the most critical centrifugal acceleration (3000g). To investigate the effect of the turbulence model, the combustion simulation using the k turbulence model for 3000g, was compared with the LES model and it was observed that the LES model, investigate propagation speed and flame wrinkling with higher accuracy. Considering the flame surface wrinkling parameter, it was observed that at a centrifugal acceleration equal to 4000g, the flame surface wrinkling, suddenly increased and then decreased rapidly that indicates the extinction of the flame. Then, the effect of pipe length on flame propagation speed and flame wrinkling at 2000g was investigated and it was observed that increasing pipe length and distance from the origin of rotation, the induced centrifugal force increased and as a result, propagation speed and wrinkling Increases.

    Keywords: Thrust, Combustion, premixed, OpenFOAM, wrinkling}
  • علیرضا دنه دزفولی*، شیوا خمیسی، سید سعید بحرینیان
    ‏ تاثیر نسبت هم ارزی سوخت به هوا بر فرآیند احتراق در کوره واحد آمونیاک شرکت پتروشیمی رازی در این مقاله مورد آنالیز عددی قرار گرفته است. هندسه سه بعدی کوره براساس فرض سوخت و هوای غیرپیش آمیخته مدل شده است. مدل سازی جریان دایم تراکم پذیر احتراق آشفته واکنشی با معادلات اساسی بقا و در نظر گرفتن اثرات انتقال حرارت هدایت، جابجایی تشعشع ارایه شده است. مکانیزم های زلدوویچ و فنیمور برای محاسبه انتشار NOx استفاده شده اند. نتایج عددی با دقت 99 درصد در مقایسه با داده های تجربی روی یک شبکه محاسباتی با 3165349 المان به دست آمده است. بررسی نتایج نشان داد که کاهش نسبت هم ارزی باعث نزدیک شدن ماکزیمم دمای شعله به نازل سوخت ورودی و کاهش طول شعله می شود. دمای بالا در خروجی کوره به دلیل اختلاط بهتر جریان ها در نسبت های هم ارزی بزرگ ایجاد می شود. میزان تولید آلاینده NOx در نسبت هم ارزی های 833/0، 714/0 و 625/0 به ترتیب 62/50، 27/53 و 2/56 درصد نسبت به حالت هوای نظری افزایش یافت.
    کلید واژگان: احتراق, نسبت هم ارزی, کوره آمونیاک, شرکت پتروشیمی رازی}
    A.R. Daneh Dezfuli *, Sh. Khamisi, Seyed S. Bahrainian
    Effect of fuel-to-air equivalence ratio on combustion process in the furnace of Razi petrochemical company’s ammonia unit is numerically analyzed in this paper. Three-dimensional geometry of the furnace has been modelled based on non-premixed fuel and air assumption. Modeling of steady-state compressible reactive-turbulent combustion is presented by the basic conservation equations considering the effects of conductive, convective and radiative heat transfers. Zeldovich and Fenimore mechanisms have been employed to account thermal and prompt NOx emission. Numerical results obtained with 99% accuracy compared to experimental data on a computational grid possessing 3165349 elements. Results showed that reduction of equivalence ratio causes the maximum flame temperature to approach inlet fuel nozzle and decrease flame length. High temperature at the furnace outlet is caused by better mixing of flows in great equivalence ratios. The production of NOx pollutants in the equivalence ratios of 0.833, 0.714 and 0.625 increases by 50.62, 53.23 and 56.2 percentages respectively with respect to the stoichiometric state.
    Keywords: Combustion, Equivalence Ratio, Ammonia Furnace, Razi Petrochemical Company}
  • بهزاد بایراملو، سید محمد میرنجفی زاده، رحمت ستوده قره باغ*

    در این پژوهش، شبیه سازی عددی یک کوره دوار ریخته گری گازسوز 350 کیلوگرمی چدن و بهینه سازی مصرف سوخت آن به روش دینامیک سیالات محاسباتی بررسی می شود. برای شبیه سازی، این کوره به سه ناحیه مجزا تقسیم می شود: الف) ناحیه بار جامد با فاز مایع-جامد، ب) ناحیه احتراقی با فاز گازی و ج) ناحیه جامد دوار یا دیواره ی نسوز کوره. این سه ناحیه به صورت سه بعدی و گذرا با لحاظ برهمکنش های بین فصول مشترک نواحی فوق، شبیه سازی شده اند. در هر ناحیه، شبیه سازی بر مبنای حل هم زمان معادلات هیدرودینامیکی از جمله اتلاف گردابه و معادلات مربوط به واکنش های شیمیایی صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی دمای جداره بیرونی بدنه کوره با داده های صنعتی مطابقت دارند که اعتبار مدل عددی را اثبات می کنند. در این شبیه سازی، نرخ ذوب دهی، تولید آلاینده های NOx و CO و مصرف ویژه ی سوخت،. سرعت دورانی، پیش گرمایش هوای احتراق، تغییر درصد هوا و تولید آلاینده های آنها نیز بررسی شد. تغییر پیکره بندی کوره دوار موجب کاهش 5% مصرف سوخت می شود که از نظر بهینه سازی مصرف سوخت و کیفیت آلیاژ تولیدی در این کوره حایز اهمیت است.

    کلید واژگان: کوره دوار, گاز طبیعی, دینامیک سیالات محاسباتی, احتراق, ذوب}
    Behzad Bayramlou, Seyed Mohammad Mirnajafi, Rahmat Sotudeh Gharebagh *

    In this study, the computational fluid dynamics (CFD) simulation of an experimental 350 kg cast iron rotary furnace was conducted for the aim of optimizing its fuel consumption and pollutants reduction. The furnace is divided into 3 distinct simulation zones: a) solid charge zone with liquid-solid phase, b) combustion zone with gas phase, and c) solid rotating zone or furnace refractory wall. These three zones are three-dimensionally and transiently modeled in terms of the leading phenomena within each zones and interfaces. The simulation in each region is based on the simultaneous solution of hydrodynamic equations, including vortex dissipation and chemical reaction kinetics equations. The simulation results for the outside wall temperature of the furnace body are in close agreement with the data obtained from experimental units. Furthermore, melting rate, NOx and CO pollutant generation, specific fuel consumption, rotating speed, preheating of combustion air, excess air percentage, and pollutant production were all evaluated in this simulation. Changing the furnace configuration decreases fuel consumption by 5%, which is important in terms of improving fuel consumption and alloy product quality in this furnace.  The results of this study can be used to optimize the industrial rotary furnace operations.

    Keywords: rotary furnace, Natural gas, Computational Fluid Dynamics, Combustion, Melting}
  • مسعود عیدی عطارزاده*، عطیه سرآبادانی، غزال داورنیا، حامد خسروبیگی، محمد فرشچی، علیرضا رمضانی

    در مرحله طراحی موتورهای پیشران فضایی، استفاده از نرم افزارهایی با هزینه ی محاسباتی کم، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. در این مقاله یک نرم افزار مدل سازی محفظه رانش موتورهای فضایی دومولفه ای در مقیاس کوچک توسعه داده می شود. با استفاده از مدل های پاشش و تبخیر، فرآیندهای تزریق پیشرانه و توزیع تبخیر محاسبه می گردد. حلگر احتراقی با استفاده از سینتیک شیمیایی، فرآیند احتراق درون محفظه را به صورت یک بعدی در راستای محور محفظه رانش محاسبه می کند. حلگر خنک کاری، میزان انتقال حرارت از گازهای داغ به فیلم های خنک کاری و محیط بیرون را پیش بینی می کند. اعتبارسنجی مدل ها نشان می دهد که خطای آن ها در شبیه سازی فرآیندها قابل قبول است. با استفاده از ابزار توسعه داده شده، عملکرد تراستر دومولفه ای شرکت آستریوم با سوخت منومتیل هیدرازین و تتراکسید نیتروژن و سینتیک احتراقی گسترده، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که دمای گازهای درون محفظه یکنواخت نبوده و دارای پیک است. همچنین فرآیند تبخیر قطرات سوخت و اکسنده تا گلوگاه نازل ادامه دارد.

    کلید واژگان: نرم افزار تحلیل, پاشش, احتراق, تراستر دومولفه, موتورهای فضایی}
    Masoud Eidiattarzade *, Atiyeh Sarabadani, Ghazal Davarnia, Hamed Khosrobeygi, Mohammad Farshchi, Alireza Ramezani

    Numerical modeling of space engines aside the experimental test is routine. In the design step of such engines, low-cost softwares are vital. In this paper, small-scale space engine thrust chamber analysis code will be developed. In this code, propellant injection and evaporation distribution will be modelled. 1D Combustion solver calculates the reactions of distributed fuel and oxidizer through the thrust chamber axis by chemical mechanisms. Then the cooling solver computes the heat transfer from hot gases to the film cooling layer and the outer surroundings. Validation shows acceptable errors in the modelling of processes. By this developed code, the performance of the Astrium bi-propellant thruster with MonoMethylHydrazine and NitrogenTetrOxide and distributed chemical reaction has been investigated. Results show that hot gas temperature inside the combustor is not uniform and has a peak. Furthermore, the evaporation of the propellant droplets is continued to the nozzle throat.

    Keywords: Analysis Code, injection, Combustion, Bi-propellant Thruster, Space Engine}
  • محمد حاتمی*، علی قلی پور

    در این پژوهش به مطالعه تجربی و مدلسازی پارامترهای هندسی یک مشعل کوره پیش گرم در خط پرس مجتمع صنعتی اسفراین پرداخته شده است. جهت بهبود فرآیند احتراق در مشعل، سه قطر مختلف (10، 20 و 30 میلیمتر) برای نافی و سه طول مختلف (225، 250 و 300 میلیمتر) برای طول اختلاط مشعل در نظر گرفته شده است. برای شبیه سازی از نرم افزار انسیس-فلوینت و از مدل آشفتگی ε-RNG k استفاده شده است و نتایج مدلسازی نشان می دهد که روش اعمال شده دقت خوبی داشته و حداکثر با 23% خطا مقادیری بیشتر از مقادیر تجربی برای دما نشان می دهد که این اختلاف دما به علت عدم اندازه گیری دقیق دبی هوای ورودی و همچنین اندازه گیری نقطه ای دما در مشعل ایجاد شده است. در بررسی اثر قطر نافی مشاهده شده است که با افزایش قطر نافی از 10 تا 30 میلیمتر، ماکزیمم دمای داخل مشعل 6% افزایش داشته است که در برابر افزایش ناچیز آلاینده اکسیدهای نیتروژن در داخل مشعل، از بین قطر های انتخابی قطر 30 میلیمتر برای طراحی بهینه انتخاب شده است. همچنین نتایج بررسی اثر طول اختلاط بر عملکرد مشعل نشان داده است که با افزایش طول، میزان گرمای تولیدی بطور ناچیزی کاهش پیدا می کند که با توجه به پایداری مطلوب تر آلاینده های اکسید نیتروژن بعلت فضای بیشتر و واکنش کاملتر، طول 300 میلیمتر برای طراحی بهینه انتخاب شده است.

    کلید واژگان: احتراق, مشعل, مصرف گاز, بهینه سازی, مجتمع صنعتی}
    Mohammad Hatami*, Ali Gholipour

    In this research, the geometric parameters of a preheated furnace burner in the press line of Esfarayen Industrial Complex have been studied, experimentally and numerically. To improve the combustion process in the burner, three different diameters (10, 20 and 30 mm) are provided for the nozzle diameter and three different lengths (225, 250 and 300 mm) for the mixing length of the burner. Ansys-Fluent software and RNG k-ε turbulence model have been used for the simulation and the modeling results show that the applied method has good accuracy and with a maximum error of 23% higher than the experimental values for temperature. This temperature difference is due to the lack of accurate measurement of inlet air flow and also point measurement of temperature in the burner. In the study of the effect of nozzle diameter, it was observed that by increasing the nozzle diameter from 10 to 30 mm, the maximum temperature inside the burner increased by 6%, which against a slight increase in nitrogen oxides (Nox) pollutants inside the burner, the 30 mm diameter for optimum design is selected among the tested diameters. Also, the results of the study for the effect of mixing length on burner performance have shown that by increasing the length, the amount of heat produced decreases slightly, which due to more favorable stability of NOx pollutants due to more space and complete reaction, length of 300 mm has been chosen for optimal design of burner.

    Keywords: Combustion, Burner, Gas usage, Optimization, Industrial Complex}
  • حبیب کلاهدوز، محمدحسن کیهانی، محسن نظری*، رضا ابراهیمی

    نحوه انتشار و شکل جبهه شعله پیش آمیخته استوکیومتری متان-هوا در یک محفظه بسته با ابعاد cm50×11×8 و اثر مانع متخلخل با درصد تخلخل 95 با 20 حفره در اینچ مربع در مسیر جریان، مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته است. مطالعه رفتار شعله به کمک عکس برداری با دوربین سرعت بالا انجام شده که جهت عکس برداری یک وجه محفظه با ابعادcm 8×50 از جنس پلکسی گلس شفاف ساخته شده است. تغییرات فشار داخل محفظه به کمک سنسور و مبدل فشار که در بالای محفظه نصب شده ثبت می گردد. نتایج برای محفظه بدون مانع فرآیند تشکیل شعله گل لاله کلاسیک در داخل محفظه بسته را به درستی نمایش می دهد. دامنه تغییرات فشار و محل تشکیل شعله گل لاله نیز با نمونه کارهای مرجع انطباق داشته و معتبرسازی شده است. موقعیت مکانی مانع متخلخل برای چهار فاصله مختلف cm 5، cm 10، cm 15 و cm 20 از محل جرقه مورد آزمایش قرار گرفته است. در محفظه بدون مانع شعله گل لاله در موقعیت مکانی cm 25 از محل جرقه و فاصله زمانی 50 میلی ثانیه از زمان تولید جرقه ایجاد شده است. نتایج برای چهار حالت با حضور مانع متخلخل نشان می دهد که آشفتگی ایجاد شده در میدان جریان می تواند موقعیت مکانی تشکیل شعله گل لاله و همچنین زمان تشکیل آن را جابجا کند. برای فاصله cm 20 مانع متخلخل از محل جرقه، آشفتگی میدان جریان به میزان حداکثر خود در بین 4 فاصله مختلف مانع رسیده و جبهه شعله با تفاوت اساسی مشابه شعله گل لاله کلاسیک تشکیل می شود.

    کلید واژگان: احتراق, مخلوط استوکیومتری متان-هوا, مانع متخلخل, محفظه بسته, شعله گل لاله}
    Habib Kolahdooz, MohammadHasan Kayhani, Mohsen Nazari *, Reza Ebrahimi

    The propagation and shape of methane-air premix flame in an enclosure with dimensions of 50 × 11 × 8 cm and the effect of porous obstacle with a porosity percentage of 95 with 20 cavities per square inch in the flow path has been studied in a laboratory. The study of flame behavior has been done with high speed camera photography. One side of the enclosure is made of transparent plexiglas with dimensions of 8 x 50 cm for photographing. The pressure variations inside the enclosure are recorded with the help of a pressure sensor and converter located on top of the enclosure. The results for the unobstructed enclosure correctly represent the process of forming the classical tulip flame inside the enclosure. The range of pressure variations has been adapted to the reference samples and has been validated. The location of the porous obstacle has been tested for four different spacings of 5 cm, 10 cm, 15 cm and 20 cm from the spark location. In the chamber without obstacle, the tulip flame at a location of 25 cm from the spark and 50 ms from the time of sparking was created. The results for the four porous obstacle states indicate that the turbulence created in the flow field can change the location of formation of the tulip flame, as well as its formation time. For a distance of 20 cm the porous obstacle from the spark location, the turbulence of the flow field is at its maximum.

    Keywords: Combustion, Premixed methane-air, Porous obstacle, Closed duct, Tulip flame}
  • صمد جعفرمدار*، پوریا مجیدی
    در موتورهای پیستونی با افزایش دور موتور مدت زمان سیکل احتراق کاهش می یابد. با کاهش زمان سیکل احتراق موتور فرصت برای احتراق کامل سوخت کم می شود. درنتیجه، به منظور تکمیل احتراق سوخت در دورهای بالای موتور، شمع باید زودتر جرقه بزند. حال، با توجه به اینکه سرعت شعله گاز طبیعی نسبت به بنزین کمتر است، این مشکل محسوس تر می شود. در نتیجه مقدار پیش انداختن زمان جرقه شمع موتور، در حالت گاز سوز، نسبت به حالتی که بنزین  می سوزاند، باید بیشتر افزایش یابد. این کار منجربه افزایش کار منفی در مرحله تراکم می شود که سبب کاهش بازدهی چرخه می شود. محققان برای بهبود احتراق گاز طبیعی پیشنهاد اضافه کردن هیدروژن را داده اند(HCNG) . با اضافه کردن هیدروژن خواص شعله وری گاز طبیعی بهبود می یابد. در این پژوهش، با استفاده از هیدروراکتور، گاز هیدروژن و اکسیژن (HHO) به روش الکترولیز از آب تولید و مصرف می شود. گاز HHO تولیدشده به همراه گاز  CNGبا هوای ورودی به موتور ترکیب می شود. سپس، تاثیر گاز  HHO-CNGبر پارامترهای بازدهی، توان و آلودگی بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با اضافه شدن HHO بازده حرارتی افزایش می یابد. در این شرایط، میزان CO و UHC کاهش داشته است. این کاهش آلودگی و افزایش بازده به علت کاهش نیاز به آوانس جرقه شمع و احتراق کامل سوخت است.
    کلید واژگان: HHO, CNG, موتور, احتراق, آلودگی}
    Samad Jafarmadar *, Poria Majidi
    In piston engines, as the engine speed increases, the combustion cycle time decreases. Reducing the engine combustion cycle time, the opportunity for complete fuel combustion is reduced. As a result, in order to complete the fuel combustion, at high engine speeds, the spark plug must ignite sooner. Now that the natural gas flame is slower than gasoline, this problem is becoming more noticeable. As a result, the spark ignition timing should be increased further in CNG fuel mode than in the case of gasoline combustion. This leads to an increase in negative work during the compression phase, resulting in reduced cycle efficiency. Researchers have suggested adding hydrogen to improve natural gas combustion (HCNG). By adding hydrogen, the flammability properties of natural gas are improved. In this study, using Hydrogen generator, hydrogen and oxygen (HHO) gas is produced and consumed water by electrolysis method. The gas (HHO) produced together with the gas (CNG) is combined with the air entering the engine. Then the effect of gas (HHO-CNG) on the parameters of efficiency, power and pollution has been investigated. The results show that the thermal efficiency increases with the addition of HHO. Under these conditions, CO and UHC levels have decreased. This reduces contamination and increases efficiency due to reduced need for spark plug advance and complete fuel combustion.
    Keywords: CNG, HHO, compression, Engine, Contamination}
  • رضا محمودی*، مرتضی یاری، جعفر غفوری، کامران پورقاسمی

    کمبود انرژی های تجدیدناپذیر، افزایش قیمت آنها، محدودیت و مخاطرات زیست محیطی باعث شده است بسیاری از محققان توجه خود را به انرژی های تجدیدپذیر سازگار با محیط زیست مثل زیست ‏گاز معطوف کنند. اختلاف در مواد اولیه و فرایند تولید، باعث تولید زیست‏ گاز با اجزای متفاوت و درصد مختلفی از اجزاء از جمله متان می شود. این اختلاف، مهار موثر احتراق را دشوار می کند. در مقاله حاضر، با بکارگیری الگوی سه بعدی سیالاتی-احتراقی به روش CFD، تاثیر زیست‏ گاز اصلاح شده‏ روی مشخصه های احتراقی، آلایندگی و عملکردی یک موتور RCCI بررسی شد. اعتبار سنجی روی یک موتور تک استوانه‏ اشتعال تراکمی در حالت های دیزل معمول و دوگانه انجام شد. شبیه ‏سازی احتراق موتور RCCI به ازای نسبت‏ های 20%، 40%، 60% از زیست‏ گاز اصلاح شده‏ به عنوان سوخت با واکنش‏ پذیری ضعیف صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش نسبت جرمی زیست‏ گاز اصلاح‏ شده در یک نسبت هم ارزی ثابت 0.43 دمای متوسط احتراق به ترتیب به 1354، 1312، 1292 کلوین کاهش می یابد که این هم 3.5%، 6.6%، 7.95، کمتر از دیزل معمول بود. فشار بیشینه درون استوانه‏ تا 22.63% افزایش یافت. در عوض توان خروجی موتور به ترتیب به اندازه 2.3%، 7.9% و 14.5% افت می کند. در این حالت انتشار آلاینده اکسیدهای نیتروژن (NOx) برخلاف مونوکسیدکربن (CO) به مقدار 50% کاهش داشت. آلاینده های دوده و هیدروکربن‏ های نسوخته نیز از 40% R.BG> (زیست‏ گاز اصلاح ‏شده) روند کاهشی داشتند.

    کلید واژگان: موتور RCCI, احتراق, زیست گاز, آلاینده, اصلاح شده}
    Reza Mahmoodi*, Mortaza Yari, Jafar Ghafouri, Kamran Poorghasemi

    The scarceness of non-renewable energies, rising fossil fuels prices, as well as strict environmental regulations have forced many researchers to focus on utilizing environmentally friendly renewable energies such as biogas in internal combustion engines. Variety in raw materials and process of biogas production results in different components and percentages of various elements, including methane. These differences make it hard to control the combustion, effectively, in internal combustion engines. In this research, by means of 3D-CFD model, the effect of reformed biogas (R.BG) was investigated on the combustion characteristics, emissions and performance of a RCCI engine. Validation of the model was done on a single-cylinder compression ignition engine in conventional diesel and dual-fuel operations. The combustion model of the RCCI engine was simulated by replacing diesel with 20%, 40% and 60% of R.BG as low reactivity fuel. The results showed that by increasing the R.BG energy share with a constant equivalence ratio of 0.43, the average combustion temperature decreases to 1300 K and the maximum in-cylinder pressure increases up to 22.63%. Instead, it results in 2.3%, 7.9%, and 14.5% engine output losses, respectively. Also, the emission of NOx, against CO, is reduced by 50%. Soot and UHC emissions were found to be slightly decreased while using R.BG more than 40%.

    Keywords: RCCI engine, Combustion, Biogas, Emissions, Reformed biogas}
  • لویجی آلوکا*، آلساندرو مونتانارو

    اهمیت تهیه مخلوط مناسب در موتور احتراق داخلی  بر هیچکس پوشیده نیست و ارزش تهیه مخلوط در کارکرد درست چرخه ترمودینامیکی برای همه محققین مشخص است. مدت کوتاه میان پاشش سوخت و شروع احتراق برای تهیه بهترین مخلوط و آزاد شدن بهینه انرژی و تولید آلاینده، بسیار مهم است. قوانین سخت گیرانه مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای سبب شده است که محققین موتور به سمت استفاده از سامانه های فشار قوی و تزریق مستقیم برای ایجاد بهترین مخلوط سوخت حرکت کنند. شایان ذکر است که کوچک سازی موتور منجر به افزایش تاثیر سوخت بر روی هیدروکربن نسوخته  و ذرات دوده در خروجی موتور می شود. دانش جامعی از سوخت تزریق شده ، پخش شدن آن در محفظه با شکست های اولیه و ثانویه، تبخیر، اختلاط با هوا و احتراق دیدگاه های کاملی به محققین داده و در طراحی معماری جدید موتورها کمک شایانی خواهد نمود. روش های نوری در توصیف این فرایندها بسیار قدرتمند بوده و در عین حال تداخلی در فرایندهای موتور ندارند. روش های تصویربرداری و طیف سنجی به ما اجازه می دهد تا تحولات فیزیکی و شیمیایی سوخت در هنگام تهیه مخلوط را بررسی کرده و  تولید گونه های اولیه و فرعی را دنبال کنیم. در عین حال مکان های بالقوه تولید آلاینده در روش های نوری به خوبی شناسایی می شود. شایان ذکر است که با توسعه این روش در تهیه مخلوط، مجموعه ای از داده ها برای شروع و نگاشت کدهای عددی آماده می شود. در پژوهش حاضر، روش های نوری برای به تصویر کشیدن انتشار سوخت در یک محفظه حجم ثابت با شرایط شبیه به موتور، به منظور شبیه سازی تزریق مستقیم سوخت در موتور ارایه شده است.

    کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, احتراق, عیب یابی با روش نوری, تزریق مستقیم بنزین, سوخت مایع, بخار}
    Luigi Allocca*, Alessandro Montanaro

    Nobody escapes the importance of the air/fuel mixture preparation in internal combustion engines, whatever is the thermodynamic cycle they work on and the adopted fuel. The short time between the fueling and the start of the combustion is crucial for the best mixture formation and its burning for energy optimization and the pollutant production. The always stringent vehicle emissions rules led engine research toward the use of high-pressures and direct-injection systems for allowing a best atomization/vaporization of the fuel while, as drawback, the downsizing of the combustion system results in increasing of fuel impact on the combustion chamber and cylinder line with HC and particulate matter increase at the exhaust. A complete description of the injected fuel, its spread in the chamber with primary and secondary breakups, the vaporization, the mixture with the air and the combustion are of basic importance to govern the process and help new design architectures. Optical characterization has shown it’s powerful in describing these processes without interfering with their evolution both in stationary and reciprocating devices. Imaging and spectroscopic techniques allow us to follow the physic-chemical transformations of the initial bulk of fuel in the mixture, production of primary and secondary species and individuate the potential sites of pollutant production. Furthermore, the results constitute a data set for initializing and calibrating numerical codes for provisional, results and behavior of diverse injecting systems and at different ambient conditions, and last but not the least inside the engine. In this paper, a tracking shot of optical techniques adopted to depict the fuel spread in a quiescent optical accessible vessel at engine-like conditions is reported for practices of fuel direct injection in engines.

    Keywords: IC Engine, Combustion, Optical diagnosis, gasoline direct injection liquid, vapor fuel}
  • مهرداد کیانی، حسین باشی، احسان هوشفر *

    امروزه شعله های پیش آمیخته دارای کاربردهای فراوان صنعتی می باشند؛ که در نتیجه افزایش کیفیت احتراق همراه با کاهش آلودگی این شعله ها مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در این مطالعه برخورد دو جت شعله در زوایای متفاوت شبیه سازی شده است و ساختار شعله، دمای ماکزیمم شعله و میزان NOx تولیدی در حالت شعله پیش آمیخته آرام، برای دو سوخت متان و هیدروژن ارایه شده است. هدف از این شبیه سازی، بررسی تاثیر زاویه بین دو مشعل و همچنین تاثیر پیش گرم کردن هوا و سوخت بر دمای ماکزیمم شعله و NOx تولیدشده بوده است. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه بین دو مشعل، اختلاط جریان و جریان چرخشی بیش تر شده و دمای ماکزیمم شعله و مقدار تولید NOx افزایش می یابد. با افزایش زاویه از 0 تا 180 درجه، بیشینه دمای شعله متان و هیدروژن به ترتیب 11.5 و 12.4 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین با 400 کلوین افزایش دمای ورودی سوخت و هوا، مقدار دمای بیشینه شعله برای متان و هیدروژن به ترتیب 6 و 4 درصد افزایش می‎ یابدکه در نتیجه منجر به افزایش قابل ملاحظه میزان NOx تولیدی می گردد.

    کلید واژگان: میدان دما, شعله آرام, شعله های برخوردی, شبیه سازی عددی, احتراق}
    M. Kiani, H. Bashi, E. Houshfar *

    Nowadays, premixed flames are broadly utilized in various residential/industrial applications. Therefore, simultaneously increasing the quality of combustion and reducing the pollution of these flames is of great importance. In this study, collisions of two flame jets of H2/CH4 have been simulated; and flame structure, temperature, and NOx emission are reported at different conditions. The main purpose of this work was to study the effect of angle between the burners and the effect of air and fuel preheating on the key design factors of impinging jets. It was observed that by increasing the angle between two burners, mixing and recirculating flow is enlarged, and the maximum flame temperature and NOx production is increased accordingly. By increasing the angle from 0 to 180 degrees, the maximum flame temperature of methane and hydrogen increases by 11.5 and 12.4%, respectively. Preheating showed that with 400 K increase in the fuel and inlet air temperature, the maximum flame temperature for methane and hydrogen increases 6% and 4%, respectively, which eventually results in a higher NOx.

    Keywords: Temperature field, Laminar flame, Impinging flames, Numerical simulation, Combustion}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال