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 « combustion chamber » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «combustion chamber» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • سجاد قارزی، محمدمهدی دوستدار*

    در این پژوهش به طراحی محفظه ی احتراق لوله ای برای موتور رم جت، مطالعه عملکرد این محفظه و بررسی نقش شعله نگهدار در آن پرداخته شده است. به همین منظور در ابتدا ضمن آشنایی با انواع موتور رم جت، مطالبی درباره ی محفظه احتراق بیان شده است. سپس فرآیند طراحی محفظه و تعیین هندسه ی آن از طریق روابط منطقی موجود در مراجع تشریح شده است. پس از مشخص شدن فرآیند محاسبه ی ابعاد، اعمال شرایط ورودی به منظور تعیین هندسه انجام شده است که این شرایط ورودی به کمک نرم افزار GasTurb استخراج شده و هندسه ی محفظه به کمک کدهای محاسباتی، معین شده است. با ارزیابی هندسه ی به دست آمده و اطمینان از صحت طراحی، شبیه سازی احتراق با روش غیرپیش آمیخته فاز مایع در نرم افزار Fluent انجام گرفته و ضمن ارائه ی نتایج، اثر اندازه، فاصله و تعداد شعله نگهدار بررسی شده است. بر همین اساس می توان گفت که استفاده از شعله نگهدار در موتورهای رم جت امری ضروری بوده و استفاده از شعله نگهدارهای با اندازه بزرگ توصیه نمی گردد.

    کلید واژگان: موتور رم جت, محفظه احتراق, طراحی, تحلیل عددی, شعله نگهدار}
    Sajjad Gharezi, Mohammadmehdi Doustdar *

    In this research, the design of a can combustion chamber for a ramjet engine, the performance of this chamber and the role of flameholder have been studied. For this purpose, after talking about ramjet engine types, some general information about the combustion chamber has been explained. Then the process of chamber designing and determining its geometry has been discussed. The dimensions of the chamber were determined by using input conditions extracted from GasTurb software as well as applying a calculation code, and the geometry of the chamber have been determined by applying calculation codes. By evaluating the obtained geometry and ensuring the accuracy of the design, simulation of combustion with non-premixed liquid phase was carried out using Fluent software. While presenting the results, the effects of size, distance and number of flameholder have been investigated. It is shown that the use of flameholder in ramjet engines is essential but the use of large flameholder is not recommended.

    Keywords: Ramjet Engine, Combustion Chamber, Design, Numerical Analysis, Flameholder}
  • حمیدرضا سعادتی، جاماسب پیرکندی*، جلال محمدی، حمید پرهیزکار
    در تحقیق حاضر فرآیند احتراق در موتور رم جت سوخت جامد به صورت عددی مدل سازی شده و با بکارگیری پنج هندسه ی متفاوت اثر دو عامل هندسی شامل ارتفاع پله و طول محفظه ی احتراق پسین در مشخصه های پیشرانشی مورد تحلیل پارامتری و مطالعه قرار گرفته است. مقایسه روش به کار گرفته شده در مدل سازی عددی بیانگر خطایی کمتر از 10 درصد با نتایج مرجع بوده و در بررسی عددی صورت گرفته مشاهده شد افزایش ارتفاع پله سبب کاهش نرخ پسروی سوخت جامد، افزایش بازده احتراق و افزایش نیروی جلوبرنده می شود. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده ی کاهش بازده حرارتی و کاهش نیروی جلوبرنده با کاهش طول محفظه ی احتراق پسین است. همین طور مشاهده شد تغییر طول محفظه ی احتراق پسین بر میزان نرخ پسروی سوخت اثر محسوسی ندارد و با در نظر گرفتن رفتار ضربه ی ویژه، مقدار 95/0 برای طول بی بعد محفظه احتراق پسین، مقداری بهینه است.
    کلید واژگان: رم جت, سوخت جامد, محفظه احتراق پسین, نرخ پس روی, ارتفاع پله}
    Hamidreza Saadati, Jamasb Pirkandi *, Jalal Mohammadi, Hamid Parhizkar
    In present research the combustion process of solid fuel ramjet(SFRJ) was modeled in numerical state. Different five geometrical cases were employed for parametric study of back step height and aft-combustor length effects on propulsion properties in this numerical model. Results showed less than 10 percentage error in compare with reference data. Extracted numerical data from this research show decreasing burning rate, increasing combustion efficiency and thrust force due to increasing the step height also decreasing combustion efficiency and thrust force as results of decreasing the aft-combustor length. The results demonstrate that variation of the aft-combustor length hasn’t sensible effect on burning rate also optimum value for specific impulse occur when dimensionless aft-combustor length is equal to 0.95.
    Keywords: Solid Fuel Ramjet, Combustion Chamber, Regression Rate, Step Height, Aft-Combustor Length}
  • عارف سهرابی، سید مهدی میرساجدی*

    در این مطالعه عملکرد احتراقی محفظه احتراق میکروتوربین C30 با سوخت بیوگاز با کسرهای جرمی مختلفی از CO2 مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. با فرض هندسه متناوب و واکنش دو مرحله ای سوخت و اکسید، هزینه محاسباتی کاهش یافت. برای شبیه سازی جریان درون محفظه، از معادلات سه بعدی ناویر- استوکس و مدل آشفتگی برای مدل سازی اثرات آشفتگی استفاده شده است. جریان درون محفظه احتراق با اجزای سوخت متفاوت با مدل احتراقی EDDY DISSIPATION مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. برای انجام اعتبارسنجی حل و مقایسه نتایج با نمونه ساخته شده از CH4 خالص به عنوان سوخت استفاده شد. در این مطالعه مشخص شد که در حالت دبی جرمی ثابت سوخت مصرفی، افزایش سهم CO2 در سوخت با کسر جرمی های متفاوت، به علت کاهش ارزش حرارتی ایجاد شده باعث کاهش دمای تولیدی شده و همچنین مشخص شد که استفاده از بیوگاز به صورت پیش مخلوط موجب کاهش مطلوب میزان NOx می شود. با توجه به نتایج به دست آمده، پیشنهاد می شود میزان CO2 در سوخت حداکثر 10درصد باشد، زیرا میزان دما تنها 38 کلوین کاهش پیدا کرده و میزان NOx در خروجی نیز ppm 1/4 است.

    کلید واژگان: میکروتوربین, محفظه احتراق, بیوگاز, احتراق پیش مخلوط, آلاینده}
    Aref Sohrabi, Seyyed Mehdi Mirsajedi *

    In this study, the combustion performance of C30 microturbine combustion chamber with biogas fuel with different mass fractions of CO2 has been analyzed and investigated. By assuming the periodic geometry and the two-stage reaction of fuel and oxide, the computational cost was reduced. To simulate the flow inside the chamber, three-dimensional Navier-Stokes equations and the k-ε turbulence model have been used to model the effects of turbulence. The flow inside the combustion chamber with different fuel components was analyzed with the EDDY DISSIPATION combustion model. To validate the solution and compare the results with the fabricated sample, pure CH4 was used as fuel. In this study, it was found that in the case of a constant mass flow rate of the consumed fuel, increasing the share of CO2 in the fuel with different mass fractions, due to the decrease in the calorific value created, caused a decrease in the production temperature, and it was also found that the use of biogas as a premix caused a decrease The amount of NOx becomes desirable. According to the obtained results, it is suggested that the amount of CO2 in the fuel is at most 10%, because the temperature has decreased by only 38 Kelvin and the amount of NOx in the output is 1.4 ppm.

    Keywords: Microturbine, Combustion Chamber, Biogas, Premixed Combustion, Pollutant}
  • محمدصادق عابدی نژاد*

    هدف از مقاله حاضر تحلیل مشخصه های احتراقی در جریان واکنشی درون محفظه احتراق مدل توربین گاز هوایی در شرایط مختلف پاشش سوخت مایع می باشد. جهت مدل سازی جریان دو فاز قطرات سوخت و گاز، از نگرش اویلر- لاگرانژ و اتصال دو طرفه بین فاز گاز و قطرات استفاده شده است. برای حل معادلات حاکم از شبکه بندی منظم حجم محدود استفاده شده است. رهیافت متوسط گیری رینولدز ناویر استوکس (RANS) و مدل جهات مجزاء برای شبیه سازی آشفتگی جریان و انتقال حرارت تشعشعی استفاده شده است. از مدل واکنش فلیملت پایا برای مدل سازی احتراق و تابع چگالی احتمال جهت مدل سازی برهم کنش بین جریان آشفته و واکنشی استفاده شده است. همچنین یک مکانیزم شیمیایی با 26 واکنش و 17 گونه برای مدل‏سازی احتراق سوخت Jet-A استفاده شده است. مدل سازی NOx به صورت پس پردازش توسط مدل نرخ محدود انجام شده است. نتایج حاکی از این است که افزایش سرعت پاشش اسپری سوخت موجب ترویج احتراق در ناحیه اولیه و دمای شعله بالاتر می‏شود و نهایتا موجب افزایش مقدار آلاینده NO می‏شود. هرچقدر زاویه پاشش کوچکتر باشد قطره‏های حاصل از پاشش در ناحیه‏ی کوچکتری متمرکز می‏شوند و موجب کاهش آلاینده‏ NO می‏شود.

    کلید واژگان: محفظه احتراق, فلیملت, توزیع آلاینده, جریان پاششی, شرایط پاشش سوخت}
    Mohammadsadegh Abedinejad *

    The purpose of this paper is to analyze the combustion characteristics in the reactive flow inside an aero gas turbine model combustion chamber under different conditions of liquid fuel spray. In order to model the two-phase flow of fuel and gas droplets, the Euler-Lagrange approach and two-way connection between the gas phase and the droplets have been used. To solve the governing equations, the finite volume structured mesh has been used. The Reynolds Navier Stokes (RANS) averaging approach and discrete ordinate model have been used to simulate flow turbulence and radiative heat transfer. The steady flamelet reaction model and the probability density function have been employed to model the combustion and interaction between turbulent and reactive flow, respectively. Also, a chemical mechanism with 26 reactions and 17 species has been used to model the combustion of Jet-A fuel. NOx modeling has been done as a post-processing by the finite rate model. The results indicate that increasing the fuel spray velocity promotes combustion in the initial region and higher flame temperature, and finally increases the amount of NO pollutant. The smaller spray cone angle causes the droplets resulting from the spray will be concentrated in a smaller area and will reduce the NO pollutant.

    Keywords: Combustion Chamber, Flamelet, Nox Emission, Spray Flow, Fuel Spray Condition}
  • نجمه حاجی علی گل*، مصطفی جمالی
    صدای احتراق غیرمستقیم که به عنوان یکی از منابع صدای محفظه احتراق شناخته می شود، در ناپایداری محفظه احتراق سهیم است. به منظور دستیابی به درک عمیق تر این نوع صدا، تحقیق حاضر به بررسی عددی صدای احتراق غیرمستقیم یا صدای آنتروپی در احتراق پیش مخلوط رقیق با سوخت هیدروژن/ اتیلن پرداخته است. این تحقیق اطلاعات ارزشمندی در خصوص رفتار امواج آنتروپی و تاثیر آن ها بر دینامیک احتراق ارائه نموده است. این پژوهش به بررسی محفظه احتراق در دو حالت دیواره عایق و در معرض انتقال حرارت همرفتی پرداخته است. عواملی مانند قدرت آشفتگی ورودی، نسبت هم ارزی، و پیش گرم کردن مخلوط بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بین متغیرهای تحت بررسی و پاسخ صوتی محفظه احتراق همبستگی وجود دارد. ملاحظه شد که افزایش نسبت هم ارزی و دمای مخلوط ورودی به پاسخ صوتی محفظه احتراق را افزایش می دهد. این نتایج نشانگر آن است که نسبت تعادلی بیشتر، و افزایش دمای ورودی، ایجاد و انتشار صدای آنتروپی را تقویت می کند. از سوی دیگر، این تحقیق نشان داد که  افزایش شدت آشفتگی ورودی باعث از بین رفتن امواج آنتروپی می شود و صدای احتراق غیرمستقیم را کاهش می دهد.
    کلید واژگان: هیدروژن, صدای احتراق, موج آنتروپی, احتراق پیش مخلوط, محفظه احتراق}
    Najmeh Hajialigol *, Mostafa Jamali
    The field has long acknowledged the detrimental effects of entropy waves, including heightened NOx emissions, combustion chamber instability, and noise production. Entropy oscillations, when accelerated, serve as a source of indirect noise, exacerbating the combustion chamber's instability. A computational study delved into the entropy noise within a lean-premixed H2/ ethylene burner to better comprehend these phenomena. Utilizing flamelet and large Eddy Simulation, the study shed light on the behavior of entropy waves and their impact on combustion dynamics. It particularly examined how various thermal and fluid conditions affect entropy noise in both thermally convective and adiabatic combustion chambers, focusing on temperature. In-depth analysis was conducted on elements like the strength of inlet turbulence, stoichiometric ratio, and the preheating level of the unburned mixture. The findings revealed intriguing connections between these factors and the acoustic system response. Notably, an increase in equivalence ratio, and temperature led to a heightened auditory response, suggesting that such conditions foster the generation and spread of entropy noise. Conversely, the study found that high turbulence intensity at the amplifier negatively impacted the transmission of entropy oscillations, thereby reducing the auditory response. This suggests that intense turbulence can interfere with entropy wave propagation, lessening their potential to produce significant acoustic effects.
    Keywords: Hydrogen, Combustion Noise, Entropy Wave, Premixed Combustion, Combustion Chamber}
  • محمد مهدی دوستدار*، سجاد قارزی
    در این پژوهش به ارزیابی عملکرد محفظه احتراق موتور رم جت با اعمال تغییرات هندسی و فیزیکی نظیر تغییر قطر محفظه، تغییر اندازه و جابه جایی مجاری هوای ثانویه و رقیق سازی و تغییر دبی جرمی عبوری از این مجاری پرداخته شده است. به همین منظور در ابتدا بر اساس روابط ارایه شده در ادبیات علمی و فنی، کدی برای انجام محاسبات طراحی یک محفظه احتراق لوله ای نوشته شده است. پس از طراحی و مشخص شدن ابعاد محفظه به کمک این کد محاسباتی و نرم افزار گس ترب، فرآیند شبیه سازی در نرم افزار فلوینت انجام گرفته و ضمن ارایهی نتایج، عملکرد محفظه با اعمال تغییراتی در مجاری هوای جانبی و قطر آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش دبی جریان ثانویه باعث انتقال شعله به سمت انتهای محفظه احتراق می شود. همچنین کاهش قطر محفظه سبب به وجود آمدن جریان برگشتی در ناحیه ی ورودی و کاهش کیفیت احتراق می گردد. بعلاوه تاثیر تغییر مکان مجاری جریان جانبی روی افت فشار جریان اصلی ناچیز بوده و می توان گفت که افت فشار با جابه جایی این مجاری تغییر چندانی نمی کند. همچنین در صورت وجود مشکل همگرایی در شبیه سازی، جابه جایی مجاری هوا مفید واقع می شود.
    کلید واژگان: موتور رم جت, محفظه احتراق, تحلیل عددی, هوای جانبی}
    Sajjad Gharezi
    In this research, the performance of ramjet engine combustion chamber has been evaluated by applying geometrical and physical changes such as changing the diameter of the chamber, changing the size and displacement of the secondary and dilution air holes and changing the mass flow passing through these holes. To do this, at first some typical ramjet combustion chambers were introduced and some of their features were discussed. Then using the information and guidance presented in scientific and technical references a suitable combustion chamber was designed for the defined inlet and outlet conditions. After the geometry has been determined, the simulation process has been carried out in Fluent software and while presenting the results, the performance of the chamber has been investigated. The results show that the values obtained for the geometry of the chamber and the position of the holes are reliable and changing the sizes has no global advantage and is not recommended. Furthermore, it is found that displacing air holes location could improve solution convergence.
     
    .
    Keywords: Ramjet Engine, Combustion Chamber, Numerical Analysis, Secondary Air Flow}
  • مرتضی سرباز کرج آباد، علی اکبر جمالی*

    کار حاضر به مطالعه ی تاثیر ترکیب گرین سوخت در محفظه احتراق رم جت روی زمان تاخیر در اشتعال و سرعت پسروی گرین سوخت جامد پلیمری پرداخته است. یک بررسی عددی از شرایط آغازین اشتعال و تثبیت احتراق در سامانه هواتنفسی رم جت بر پایه پیشرانه غنی از سوخت انجام شده است. طرح با میله، شامل دو آرایش سوخت جامد است که طرح رم جت کلاسیک را حفظ کرده است. به موجب احتراق محصول پیرولیز سوخت جامد؛ شبیه سازی ناپایا، متلاطم، واکنش پذیر و حل هم زمان مدل احتراقی و آشفتگی، معادلات حاکم زمینه ساز به منظور مطالعه تاثیر متغیرهای مستقل روی مشخصه های عملکردی و ویژگی های احتراقی در نظر گرفته شده است. با تمرکز بر واکنش های شیمیایی در محفظه احتراق سوخت پلیمری اتیلن سنگین و وقوع فرآیند اشتعال و احتراق؛ زمان تاخیر در اشتعال شامل اختلاط، تجزیه حرارتی و واکنش تخمین زده شد. نتایج شبیه سازی با داده های تجربی مقایسه و مدل انتخابی مطابقت خوبی داشت. زمان تاخیر در اشتعال برای هندسه با میله 0.28 ثانیه، برای هندسه کلاسیک 0.43 ثانیه بدست آمد. طرح با میله نرخ پسروی گرین سوخت جامد را افزایش داده است.

    کلید واژگان: زمان تاخیر در اشتعال, رم جت سوخت جامد, پلی اتیلن سنگین, ترکیب گرین سوخت, محفظه احتراق}
    Morteza Sarbaz Karajabad, AliAkbar Jamali *

    This study investigated the effect of grain fuel composition in the ramjet combustion chamber on the ignition delay time and solid fuel regression rate. In this article, a numerical investigation of ignition and stabilization of combustion of a new design of an engine equipped with solid fuel is done. The rod design consists of two solid fuels, maintaining the simple design of the classic ramjet. Numerical simulations of unsteady, turbulent, reactive and disintegration due to solid fuel by simultaneously solving combustion and turbulence models, applying numerical methods in the analysis of the governing equations that are the basis for obtaining some results including the effect of variables, functional characteristics and characteristics Combustion and finally access to the ignition delay time of fuel-rich propellant in solid fuel ramjet systems. In examining the chemical reactions of the combustion chamber, heavy polyethylene is taken into consideration and finally the ignition and combustion process continues. In line with the diagnosis for the correct prediction of the ignition delay time in the two mentioned geometries, the simulation results were in good agreement with the experimental data of the comparison and the selected model. The ignition delay time for the rod geometry was 0.28 seconds, for the classic geometry it was 0.43 seconds. And the design with the rod has increased the fuel regression rate.
    .

    Keywords: Ignition Delay Time, Solid fuel ramjet, High Density Polyethylene, fuel grain compound, combustion chamber'}
  • شهاب الدین گرشاسبی، امیرمهدی تحسینی*

    با توجه به پیچیدگی فرایندهای حاکم بر جریان در توربین گاز، انجام آزمون های تجربی برای اطمینان از عملکرد آن الزامی است اما ایجاد شرایط حاکم بر اجزا در شرایط عملکردی بسیار پیچیده است. اکثر آزمون های محفظه احتراق در شرایط جوی انجام و سپس نتایج به شرایط عملکردی تعمیم داده می شوند. این کار در کنار کمبود تست استندهای دارای شرایط عملکردی واقعی، بر این اساس توسعه یافته است که اغلب فرایندهای حاکم بر رفتار محفظه با تغییر فشار عملکردی دستخوش تغییر قابل توجهی نبوده و به ویژه اگر شکل شعله تغییر نکند، می توان در فشار پایین نیز رفتار محفظه را مطالعه نمود. در تحقیق حاضر این موضوع به صورت عددی برای یک محفظه احتراق واقعی مورد بررسی قرار گرفته و مشاهده شده است که مشخصه های شعله تغییر چندانی با افزایش فشار ندارند. همچنین آلاینده NOx در فشارهای بالاتر افزایش می یابد. ساختارهای کلی جریان تحت تاثیر افزایش فشار قرار نگرفت اما میزان افت فشار افزایش یافت. نتایج حاضر نشان می دهد در محفظه احتراق مورد نظر، آزمون جوی می تواند نتایج قابل قبول و تعمیم به شرایط پرفشار ارایه کند.

    کلید واژگان: توربین گاز, محفظه احتراق, اثر فشار, آزمون جوی, دینامیک سیالات محاسباتی, موتور توربینی}
    Sh. Garshasbi, A. M. Tahsini *

    Due to the complexity of the processes governing the flow in the gas turbine, it is necessary to perform experimental tests to ensure the performance, but creating the conditions governing the components in the operational conditions is very complex. most of the combustion chamber tests are performed in atmospheric conditions and then the results are generalized to the operational conditions. This work, along with the lack of test stands with real operational conditions, has been developed based on the fact that most of the processes governing the behavior of the chamber have not undergone significant changes with the change of operating pressure, and especially if the shape of the flame does not change, it is possible to study the behavior of the chamber even at low pressure. In the present research, this issue has been numerically investigated for a real combustion chamber and it has been observed that changes are characterized by increasing pressure. Also, NOx pollutant increases at higher pressures. The overall flow structures were not affected by the pressure increase, but the pressure loss rate increased. The current results show that in the desired combustion chamber, the atmospheric test can provide acceptable results and can be generalized to high pressure conditions.

    Keywords: Gas turbine, Combustion chamber, Pressure effect, Atmospheric test}
  • Hamed Arhami, Mohammad Mazidi Sharfabadi *
    In this research, combustion modeling inside the combustion chamber of a typical turboprop engine has been investigated. The complex geometry of this combustion liner was modeled according to the technical drawings and the turbulent flow and internal combustion were simulated numerically and three-dimensionally. The non-premixed combustion model is used to simulate combustion and the K-ω method is used to simulate turbulent flow. This study investigated how the combustion phenomenon occurs, the internal temperature distribution, the outlet, and the wall of the combustion tube, for which comprehensive three-dimensional data were not previously available. These simulations have identified the weaknesses of the combustion tube and by eliminating these weaknesses, the problem of reducing the efficiency of several gas turbine engines has been solved. Comparison of the results of the present study with a similar numerical analysis showed that the results of this study are more in line with laboratory results. The results of the simulation of combustion pipe defects show that the combustion liner that had a welding line near the outlet had a 25% higher pressure drop than a typical combustion liner and the effective cross-sectional area of ​​the fluid flow was reduced by 11%. The output of a repaired combustion tube is different from a typical type.
    Keywords: numerical simulation, three-dimensional turbulent flow, Combustion chamber, engine test chamber, defective engines}
  • سید سعید نبوی، امیرمهدی تحسینی*

    مطالعه ای عددی برای بررسی پدیده احتراق در محفظه احتراق موتور اسکرمجت همراه با تزریق سوخت از یک گوه ی با زوایای مختلف (11، 12، 17 و 20 درجه) انجام شد. در این محفظه احتراق، هوا با عدد ماخ 2 و سوخت هیدروژن با عدد ماخ نزدیک 1 وارد می شوند. میدان جریان آشفته مورد نظر توسط معادلات میانگین گیری شده ناویر-استوکس (RANS) در حالت پایا شبیه سازی شد. در این شبیه سازی از مدل آشفتگی Realizable برای مدل-سازی آشفتگی و از مدل نرخ محدود/ اضمحلال گردابه برای مدل سازی احتراق استفاده شد. مقایسه ای نیز بین نتایج روش عددی و نتایج روش تجربی انجام شد که دقت و قابلیت شبکه محاسباتی و روش عددی را برای مطالعه جریان مذکور نشان داد. نتیجه حاصله این بود که با افزایش زاویه گوه، بازده احتراق از نزدیک 63 درصد تا 67 درصد افزایش می یابد اما در طرف دیگر با افزایش زاویه، امواج ضربه ای تقویت می شوند و افت فشار کل نیز بیش تر می شود. بدین ترتیب برای داشتن حالت بهینه برای تولید نیروی رانش، باید مصالحه ای بین راندمان احتراق و افت فشار کل توسط طراح انجام بگیرد.

    کلید واژگان: محفظه احتراق, اسکرمجت, گوه, بازده احتراق, مافوق صوت, حل عددی}
    S. S. Nabavi, A. M. Tahsini

    A numerical study on combustion phenomenon in a scramjet combustion chamber with fuel injection from different wedge angles (11, 12, 17 and 20 degrees) was done. In this combustion chamber, the Mach numbers of inflow air and hydrogen fuel are 2 and 1 respectively. The considered turbulent flow field was simulated by RANS equations in steady state form. In the present simulations, a realizable k   turbulence model was selected for turbulence simulation and also finite-rate/eddy-dissipation model was used for combustion simulation. A comparison was done between numerical and experimental results and accuracy of numerical method verified. These simulations were performed in Ansys Fluent commercial software. Results showed that with increase of wedge angle, the combustion efficiency rises from 63 to 67 percent. On the other hand, an increase in wedge angle results in stronger shock waves and also total pressure loss increases. Therefore, a compromise should be done by designer from both sides to get an efficient thrust.

    Keywords: Combustion Chamber, Scramjet, Wedge, Combustion Efficiency, Supersonic}
  • امیرحمزه فرج الهی*، فرید باقرپور، رضا فیروزی، محمدرضا سلیمی
    در مقاله حاضر به بررسی تاثیر استفاده از نازل مارپیچ و افزایش فشار تزریق سوخت مایع بر عملکرد و نشر آلایندگی دوده، اکسید نیتروژن و مونوکسیدکربن محفظه احتراق یک سیستم پیشرانش پرداخته شده است. راهکارهای ارایه شده می توانند منجر به تغییر شدت قوع کاویتاسیون و مشخصات افشانه سوخت گردند. تاثیر هر کدام یک از راهکارهای پیشنهادشده با کمک مدل عددی سه بعدی در نرم افزار ای وی ال فایر، که با داده های تجربی موجود در هر قسمت صحت سنجی گشته، بر عملکرد موتور دیزل و تولید آلایندگی آن بررسی شده است. نتایج عددی حاصل نشان می دهند که ایجاد خان درون نازل منجر به ایجاد جریان چرخشی افشانه سوخت، افزایش زاویه مخروطی افشانه و شدت توربولانسی درون محفظه احتراق می گردد. افزایش زاویه مخروطی افشانه حاصل، عملکرد موتور دیزل را از طریق کاهش مصرف سوخت و افزایش توان و گشتاور تولیدی بهبود بخشیده و میزان تولید آلاینده اکسید نیتروژن و مونوکسید کربن به دلیل ایجاد مخلوط سوخت و هوای بهتر، افزایش شدت توربولانسی و مقدار دمای متوسط درون محفظه احتراق، به مقدار مناسبی کاهش می یابد. همچنین افزایش فشار تزریق می تواند عملکرد موتور دیزل را بهبود ببخشد. از نکات منفی افزایش فشار تزریق سوخت می توان به افزایش میزان تولید آلاینده اکسید نیتروژن اشاره کرد. با افزایش فشار تزریق سوخت از 1350 بار به 2100 بار، مصرف سوخت 38 درصد کاهش و توان و گشتاور تولیدی آن افزایش می-یابد. همچنین در این حالت آلاینده مونوکسید کربن 65 درصد کاهش و آلاینده اکسید نیتروژن 20 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: نازل مارپیچ, فشار تزریق, سوخت مایع, آلایندگی, محفظه احتراق}
    Amirhamzeh Farajollahi *, Farid Bagherpoor, Reza Firuzi, Mohammadreza Salimi
    In the present study, the effect of using a swirl nozzle and increasing the pressure of liquid fuel injection on the performance and emission of soot, nitrogen oxide and carbon monoxide combustion chamber of a propulsion system is investigated. The proposed solutions can change the intensity of cavitation and fuel spray characteristics.The effect of each of the proposed solutions with the help of a three-dimensional numerical model in EVL Fire software, which has been validated with experimental data in each section, on the performance of the diesel engine and its emissions has been investigated.The numerical results show that the creation of swirl inside the nozzle leads to a rotational flow of the fuel injector, an increase in the spray cone angle and the turbulence intensity inside the combustion chamber. Increasing the resulting spray cone angle improves the performance of the diesel engine by reducing fuel consumption and increasing power and torque, and the production of nitrogen oxide and carbon monoxide pollutants due to a better fuel-air mixture, increased turbulence intensity and average temperature inside the chamber.Combustion is reduced to an appropriate amount. Increasing the injection pressure can also improve the performance of the diesel engine.One of the negative points of increasing fuel injection pressure is the increase in nitrogen oxide production.By increasing the fuel injection pressure from 1350 bar to 2100 bar, fuel consumption decreases by 38% and its power and torque increase. Also in this case, carbon monoxide pollutants decrease by 65% and nitrogen oxide pollutants increase by 20%.
    Keywords: Spiral nozzle, Injection pressure, liquid fuel, pollution, Combustion chamber}
  • غلامرضا فغانی*

    در این مقاله، انتقال حرارت نقش عمده ای در طراحی و نحوه ی عملکرد موشک ها و وسایل نقلیه ای که دارای راکت جلوبرنده می باشند، دارد. اهمیت اصلی این بحث مربوط به محدوده ی ایمنی مواد سازنده موشک و بخصوص در قسمت هایی مثل محفظه ی احتراق و نازل می باشد که تحت حرارت بحرانی قرار دارند. تنها یک نقص کافی است تا در کارکرد موشک اختلال ایجاد کند. همچنین ممکن است در اثر حرارت زیاد در گلوگاه نازل، قسمتی از فلز به صورت منطقه ای خورده شود که در آن صورت جریان گازهای خروجی به صورت نامتقارن درمی آید که منجر به ایجاد بردار ضربه ای با جهت نامناسب می گردد. این امر باعث خطا در هدایت موشک به سمت هدف موردنظر می شود و در فضاپیماها سوخت زیادی را برای تصحیح مسیر به‏وسیله سیستم جلوبرنده ثانویه به مصرف می رساند. در مقاله ی حاضر، میزان حرارت منتقل شده به جداره به ازای مقاطع مختلف در موتور طی شبیه‏سازی در نرم افزار محاسبه شده است، همچنین شرایط مایع خنک کننده و دماها به گونه ای محاسبه شده است که متناسب با حرارت موجود در هر مقطع عمل خنک کاری انجام شود. برای این منظور موتور به چهار بخش محفظه‏ی احتراق، قسمت همگرای نازل، گلوگاه نازل، قسمت واگرای نازل تقسیم شده است که نرخ حرارت منتقل شده از گازها به جداره (با توجه به شرایط گاز در مقاطع مختلف) و نیز دمای جداره در مجاورت مایع خنک کننده و همچنین دمای مایع خنک کننده به ازای مقاطع مختلف مربوط به هر بخش محاسبه شود. قابل ذکر است، در پروژه حاضر بسته نرم افزاری ANSYS به منظور ایجاد هندسه، مش و شبیه‏سازی مورداستفاده قرار گرفته است.

    کلید واژگان: موشک, انتقال حرارت بازیابی, محفظه ی احتراق, نازل}
    Gholamreza Faghani *

    Heat transfer plays a major role in the design and performance of missiles and vehicles that have rocket driving. The main importance of this discussion is related to the safety range missile materials, especially in areas such as the combustion chamber and nozzle, which are under critical heat. Only one failure is enough to interfere with the operation of missiles. It may also be due to excessive heat in the nozzle throat, a portion of the sheet metal locally damaged. In which case the exhaust gas flow becomes asymmetrically, which led to the creation of inappropriate force vector direction. This leads to an error in the missile guidance to the target and a lot of fuel consumed on the spacecraft to correct its path by secondary driving system. In this project the amount of heat transferred to the chamber for different sections of engine during the simulation by software is calculated, also the coolant conditions and temperatures have been calculated in accordance with existing heat and cooling operation performed in each section. For this purpose, the engine divided into four parts, the combustion chamber, the convergent nozzle, throat nozzle and the divergent nozzle. The rate of heat transferred from the gas chamber (according to the conditions of gas in different sections) as well as the chamber temperature in the vicinity of the coolant and coolant temperature calculated for different sections of each section. Notably, in this research, ANSYS software package is used to create geometry, mesh and simulations.

    Keywords: missiles, regenerative heat transfer, combustion chamber, nozzle}
  • مجید آقایاری*، صادق تابع جماعت

    در طراحی محفظه احتراق، پارامترهای مختلفی مدنظر باید قرار بگیرد. از جمله این پارامترها می توان به توزیع دمای یکنواخت در خروجی محفظه، کنترل پایداری شعله، آلایندگی کمتر، بازده بیشتر احتراق، دمای دیواره کمتر و افت فشار کمتر در محفظه اشاره کرد. با توجه به شرایط پیچیده حاکم بر جریان در محفظه احتراق بعلت اثرات متعدد توربولانس و اختلاط جریان ها و همچنین رفتار شعله های آشفته، پیش بینی عملکرد این گونه محفظه ها امری بسیار پیچیده می باشد. در این مقاله، سعی شده است محفظه احتراق میکروتوربین دانشگاه صنعتی امیرکبیر به لحاظ چرخاننده بررسی شده و بهینه گردد. متغیرهای این بهینه سازی تعداد، ضخامت و زایه پره ها و توابع هدف کاهش مقدار CO، NOx، هیدروکربن نسوخته و افزایش دمای خروجی در نظر گرفته شد. این کار به کمک روش عددی انجام و در نهایت چرخاننده انتخاب شده در روش عددی، در روش تجربی تست گردید. با توجه به مطالعات انجام شده، در نهایت چرخاننده با زاویه 60 درجه، تعداد 12 پره و ضخامت 75/0 میلی متر به عنوان گزینه نهایی انتخاب شد. در نتایج نهایی، مقدار آلایندگی CO به میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرد. البته دمای خروجی و ضریب یکنواختی دمای خروجی و هیدروکربن نسوخته در گزینه نهایی کمتر شد. با این حال یکنواختی دما داخل محفظه بیشتر شد.

    کلید واژگان: محفظه احتراق, چرخاننده, آلایندگی, دما, بهینه سازی}
    Majid Aghayari*, Sadegh Tabejamaat

    In the design of the combustion chamber, various parameters should be considered. These parameters include uniform temperature distribution at the outlet of the chamber, more flame stability, lower pollution, higher combustion efficiency, lower wall temperature, and lower pressure drop in the chamber. Regarding to the complex condition of the flow in the combustion chamber due to the various effects of turbulence and mixing of flows as well as the behavior of turbulent flames, predicting the performance of flow in the combustion chambers is very complicated. In this paper, it is tried to study and optimize the combustion chamber of Amirkabir University of Technology in terms of swirler. It is done by using the numerical method and finally the selected swirler in the numerical method is tested in the experimental setup to investigate optimization method .According to the studies, swirler with an angle of 60 degrees, 12 blades, and a thickness of 0.75 mm is selected as the final case. In the experimental results, the amount of CO pollution has significantly reduced. The output temperature, the pattern factor and unburned hydrocarbon have reduced in the final case. However, the temperature uniformity inside the chamber has increased.

    Keywords: Combustion chamber, Swirler, Pollution, Temperature, Optimization}
  • سیده فاطمه موسوی، مهدی بقایی*، غزاله احمدی، رضا گلستانی، سینا ثانی، محمدعلی سرودی، هیوا خالدی

    توربین گاز V94.2 از پرکاربردترین توربین گاز های مورد استفاده در بخش تولید برق کشور است. در این پژوهش پس از معرفی مختصر و بیان پیشینه پژوهشی در زمینه بررسی آسیب و تخمین عمر در این توربین گاز به تحلیل جامع آیروترمال و ترمومکانیکال در ابعاد و شرایط کاری واقعی محفظه احتراق پرداخته شده است. با توجه به اینکه خزش از پدیده های تعیین کننده در عمر این محفظه احتراق است، در ادامه به بررسی فرایند تخمین عمر خزشی پرداخته شده است. یکی از مراحل مهم در تخمین عمر خزش، پیش بینی زمان شکست قطعه به ازای تنش و دمای هر نقطه از قطعه است. لذا در این پژوهش، ابتدا با شبیه سازی جریان سیال در نرم افزار فلوینت شکل شعله، میدان سرعت و فشار و توزیع دما در نقاط مختلف محفظه احتراق استخراج و صحه گذاری شده است. با استفاده از نتایج شبیه سازی و پس از تحلیل تنش با در نظرگیری اثر خزش در محفظه احتراق به بررسی دو روش پرکاربرد پارامتر لارسون- میلر و شربی- دورن برای محاسبه زمان شکست خزشی پرداخته شده است. آسیب خزشی پس از 40 هزار ساعت کارکرد محفظه احتراق در بار کامل با دو روش مذکور محاسبه شده است. از نواحی بحرانی آسیب خزشی تشخیص داده شده، گره های بحرانی محدودکننده عمر محفظه احتراق با هر دو روش مذکور استخراج شد. نتایج نشان می دهد انتخاب روش پیش بینی زمان شکست نقش مهمی در تشخیص ناحیه بحرانی آسیب، تغییرات آسیب و تخمین عمر خزشی دارد. به طوری که تفاوت در آسیب تشخیص داده شده از دو روش می تواند تا سه برابر تغییر کند.

    کلید واژگان: محفظه احتراق توربین گاز V94.2, شبیه سازی عددی جریان احتراقی, تخمین عمر خزشی, پارامتر زمان- دما}
    Seyyedeh Fateme Mousavi, Mahdi Baghaee *, Ghazaleh Ahmadi, Reza Golestani, Sina Sani, Mohammadali Soroudi, Hiwa Khaledi

    V94.2 gas turbine is one of the most widely used gas turbines for power generation in Iran. In this study, a brief literature review of damage analysis and life estimation of V94.2 combustor is presented accompanied with aerothermal and thermomechanical analyses in the real operation condition. Since creep failure is one of the limiting factors in the life time of combustion chambers, creep life prediction is insvestigated in this paper. Creep time rupture prediction is one of the most important steps of the creep life calculation. Therefore, first, aerothermal and structural analyses are performed considering the effect of the creep failure on the combustion chamber. Next, creep time rupture is calculated using two well-known methods Larson-Miller and Sherby-Dorn parameters. These parameters for IN617 are extracted as a function of stress based on creep experimental data. The accumulated creep damages of 40’000 hours of full-load operation in the combustion chamber are reported for both above methods. Critical nodes limiting the component life are diagnosed from the detected critical creep damage region. According to the results, the creep rupture time prediction technique plays a vital role in the specification of critical creep damage region, temporal damage variation and consequently, creep life estimation. Therefore, the calculated damage from one technique can be three times greater than the results from the other technique.

    Keywords: Creep Life Assessment, Combustion chamber, V94.2 gas turbine, Time-temperature parameter}
  • سید مسعود هاشمی*، یاسر حسینی
    تاکنون تحقیقات گسترده ای در راستای بهبود کیفیت و کاهش وزن پیشرانه پرنده های هوایی انجامشده که منجر به ابداع فن آوری های نو و ساخت موتورهای جدیدی شده است. در تمامی این تحقیقات،بررسی توزیع دما و انتقال حرارت در بدنه موتور احتراقی به منظور بررسی مشخصات و عملکرد موتورحایز اهمیت و ضروری تلقی می شود. یکی از طرح های نوآورانه، طراحی موتور دوار پره ای است که ازآن به عنوان انقلابی در صنعت موتور یاد می شود. در این مقاله به طراحی اولیه آب بندهای این موتور براساس تحلیل حرارتی پرداخته می شود. نحوه افزایش دمای هوا در اتاق احتراق بررسی و توزیع دما با دوروش تخمین مهندسی و تحلیل عددی محاسبه شده است. در تخمین مهندسی از روابط پایه انتقالحرارت جابه جایی، تشعشعی، رسانش و معادله توازن انرژی استفاده و معادلات بقای انرژی نیز ارضا وفرآیند احتراق به صورت چرخه دیزل مدل شده است. احتراق به صورت چشمه حرارتی لحاظ شده وضرایب انتقال حرارت در قالب کد رایانه ای محاسبه شده است. نتایج تحلیل عددی این مسیله با نتایجبرنامه تخمینی مقایسه و صحه گذاری شده و پوشش و جنس مناسب برای قطعات تشکیل دهنده اتاقاحتراق و نیز جنس و محل مناسب آب بندها با توجه به توزیع دما انتخاب شده است.
    کلید واژگان: تنش حرارتی, انتقال حرارت, توزیع دما, موتور دوار پره ای, اتاق احتراق}
    Seyed Masoud Hashemi *, Yaser Hoseini
    Extensive research has been done to improve the quality and reduce the propulsion weight of aircraft, which has led to the invention of new technologies and the construction of new engines. In all these studies, the study of temperature distribution and heat transfer in the body of the combustion engine in order to evaluate the characteristics and performance of the engine is considered important and necessary. One of the most innovative designs is the vane rotary motor design, which is considered to be a revolution in the motor industry. In this article, initial design of the seals of this engine is discussed based on thermal analysis. The method of increasing the air temperature in the combustion chamber has been investigated and the temperature distribution has been calculated by two methods of engineering estimation and numerical analysis. In engineering estimation, the basic relations of heat transfer, radiative, conduction, and energy balance equation are used, and the energy survival equations are satisfied, and the combustion process is modeled as a diesel cycle. Combustion is considered as a heat source and heat transfer coefficients are calculated in the form of computer code. The results of numerical analysis of this issue are compared and validated with the results of the estimation program and the appropriate cover and material for the components of the combustion chamber as well as the appropriate material and location of the seals are selected according to the temperature distribution
    Keywords: heat stress, heat transfer, Temperature distribution, Rotary vane engine, Combustion Chamber}
  • بهرام جعفری *، مهدی صدیق، سید مصطفی میرسلیم

    این مطالعه عددی با استفاده از کد دینامیک سیالات محاسباتی CONVERGE انجام شده است و به ارزیابی اثرهای هم زمان و جداگانه زمان بندی پاشش مستقیم دیزل (16 تا 6 درجه میل لنگ قبل از نقطه مرگ بالا با گام   2 درجه)، هندسه محفظه احتراق (مقعری (حالت پایه)، استوانه ای و کم عمق عریض)، و به کارگیری گاز سنتز (20 و 40 درصد کل انرژی سوخت در هر چرخه) در یک موتور غیرجاده ای کار سنگین اشتعال تراکمی واکنش کنترل شده پرداخته است. برای شبیه سازی فرایند احتراق، از الگوی SAGE در کنار یک سازوکار سنتیک شیمیایی دقیق متشکل از 72 گونه و 360 واکنش استفاده شده است. نتایج نشان داده است در شرایط پایه کارکردی (زمان بندی پاشش 10 درجه میل لنگ قبل از نقطه مرگ بالا و استفاده از کاسه پیستون مقعری) افزایش نسبت انرژی گاز سنتز به دیزل تا 40% باعث افزایش اتلاف حرارتی تا 4/3 درصد و کاهش هم زمان آلاینده های اکسیدهای ازت تا 12%، ذرات دوده حدود 88%، و هیدروکربن های نسوخته به مقدار تقریبا 82% در مقایسه با حالت پایه احتراق دیزل خالص شده است. علاوه بر این، به کارگیری هندسه کم عمق عریض به همراه پاشش سوخت دیزل در 16 درجه میل لنگ قبل از نقطه مرگ بالا در شرایط کارکردی احتراق دیزل-گاز سنتز 40% باعث افزایش انتقال حرارت اتلافی (%7)، احتراق ناقص (%2/5) و همچنین کاهش هم زمان اکسیدهای ازت (%3)، ذرات دوده (%37)، هیدروکربن های نسوخته (%62)، و بازده ناخالصی اندیکاتوری (%4/7) در مقایسه با حالت پایه کارکردی احتراق دیزل خالص می شود.

    کلید واژگان: احتراق اشتعال تراکمی واکنش کنترلشده, گاز سنتز, محفظه احتراق, زمانبندی پاشش مستقیم دیزل, آالیندگی, بازده ناخالصی اندیکاتوری}
    bahram jafari *, Mahdi Seddiq, Seyyed Mostafa Mirsalim

    This numerical research conducted using CONVERGE Computational Fluid Dynamic (CFD) code and devoted to assessing the simultaneous and separate impacts of Diesel Direct Injection Timing (DDIT) (16 to 6 Crank Angle (CA) Before Top Dead Center (BTDC) with 2 CA steps), combustion chamber geometry (re-entrant (baseline), cylindrical, and wide-shallow chamber), and applying syngas (20 and 40% of total energy per cycle) in a heavy-duty off-road RCCI engine. In the case of combustion simulation, the SAGE combustion model was used coupled with a detailed chemical kinetic mechanism consist of 72 species and 360 reactions. Results showed that under baseline operating conditions (DDIT of 10 CA BTDC and using re-entrant piston bowl) increasing the syngas to diesel ratio up to 40% caused a 3.4% rise in heat transfer loss and simultaneous reduction in Nitrogen Oxides (NOx) about 12%, Particulate Matter (PM) up to 88%, and Hydro-Carbons (HCs) nearly 82% compared to Pure Diesel Combustion (PDC) conditions. Besides, utilizing the wide-shallow combustion chamber along with diesel injection at 16 CA BTDC at diesel- 40% syngas combustion operating conditions led to the increment of heat transfer loss (7%), combustion loss (2.5%), and also, simultaneous reduction of NOx (3%), PM (37%), HC (62%), and gross indicated efficiency (4.7%) compared to baseline PDC case.

    Keywords: RCCI combustion, Syngas, Combustion chamber, Diesel injection timing, Emission, Gross indicated efficiency}
  • محمدرضا مراد*، روزبه خداوردیان، محمدرضا جهان نما، علیرضا رمضانی، آزاده کبریایی

    در این مطالعه، تبخیر اکسیدکننده مایع در مرحله شروع به کار در محفظه احتراق یک رانشگر فضایی به صورت عددی با نرم افزار فلوینت بررسی می شود. در مرحله استارت رانشگر، ابتدا بخشی از اکسیدکننده، که بر اثر تجزیه به صورت گازی درآمده است، وارد محفظه شده و باعث افزایش فشار آن می شود (در این مطالعه تا 2/0 بار). اکنون امکان این وجود دارد که اکسیدکننده پاشش شده به صورت مایع خارج شود و می توان تبخیر قطرات مایع را در این فشار بررسی کرد. در رانشگر مورد بررسی نرخ پاشش سوخت 3 گرم بر ثانیه و انژکتور مورد استفاده از نوع فشاری-پیچشی است. بررسی عددی در این پژوهش مبتنی بر ساختار اویلر-لاگرانژ برپایه روش ذره گسسته است که برهمکنش میان فازهای گاز و مایع را به طور همزمان توسط معادلات اساسی ناویر-استوکس مورد مطالعه قرار می دهد. نتایج حاصل از صحه گذاری روش عددی، قابلیت این روش در تخمین کمی و کیفی پارامترهای متاثر از تبخیر آنی همانند فشار، دما و فوق داغی در قطرات اسپری را مورد تایید قرار می دهد. هر چند نقش تبخیر آنی در تغییر دما و فشار قطرات به عنوان فاز گسسته و نیز گاز محیطی به عنوان فاز پیوسته مشهود است، ولی همزمان با آن می توان میل این دو فاز به شرایط پایدار و ایجاد حالت پایا را مشاهده کرد. بررسی این موضوع حاکی از زمانی در حدود 20 میلی ثانیه است که تعادلی دمایی در حد 264 کلوین در هر دو فاز و فشاری ثابت در حد 7 کیلوپاسکال را در محفظه ایجاد می کند.

    کلید واژگان: تبخیر آنی, رانشگر فضایی, محفظه احتراق, اکسنده مایع, انژکتور فشاری-پیچشی}
    Roozbeh Khodaverdian, MohammadReza Jahannama, Alireza Ramezani, Azadeh Kebriaee

    In this study, the evaporation of liquid oxidizer inside a combustion chamber during engine start-up in a low-pressure environment is numerically investigated. In thruster starting stage, first, a portion of oxidizer which has been evaporated inside the injector capillaries fills the void inside the combustion chamber and causes a pressure rise (up to 0.2 bars). This makes the injection of oxidizer as fluid possible and now the evaporation rate can be investigated. In the investigated thruster the mass flow of injected liquid is 3 grams per second and the type of injector is pressure-swirl. Numerical simulation in this study is based on an Eulerian- Lagrangian method known as Discrete Phase Method (DPM), which investigates the interaction of two phases using Navier-Stokes Equations. A verification is done to support the results of the method used in order to obtain quantitative variables essential to this study. The tendency of fluids to reach a stable state after an abrupt process of flashing is visible in the results of this study. After a small period of time around 20 milliseconds a stable temperature around 264 kelvins is reached which causes a stable pressure of 7 kPa in the combustion chamber.

    Keywords: Flash evaporation, Combustion chamber, Hypergolic Oxidizer, Pressure-Swirl Injector, Transient Thermal Numerical Simulation}
  • لاله فتاحی*، علیرضا علی پور

    محفظه احتراق یکی از اجزای مهم سیستم های تولید توان است که عملکرد مناسب آن در راندمان سیستم و نیز میزان آلایندگی تاثیر مستقیم دارد. افزایش روزافزون آلاینده های ناشی از محفظه های احتراق موجب توسعه روش های نوین احتراقی مانند احتراق رقیق پیش آمیخته برای جایگزینی با شعله های سنتی غیرپیش آمیخته شده است، اما این نوع احتراق بیشتر از احتراق سنتی در معرض ناپایداری ها و نوسانات فشار و سرعت است که تبدیل به یک چالش برای سازندگان محفظه های احتراق شده است. به دلیل حرارت بالای محفظه، برهمکنش بین حرارت آزاد شده و امواج اکوستیک موجود در محفظه احتراق می تواند منجر به تقویت امواج فشاری و ایجاد نویز و صدا و ایجاد ارتعاش در دیواره محفظه احتراق می شود که در صورت تداوم، می تواند موجب خرابی ناشی از خستگی شود. در پژوهش حاضر، ابتدا ارتعاشات آزاد دیواره محفظه در حالت سرد بررسی می شود و مدل اجزای محدود آن با بهره گیری از پارامترهای مودال تجربی به روز می گردد. به منظور مدلسازی رفتار ارتعاشی دیواره در حالت گرم، ابتدا فرایند به روزرسانی مدل انجام شده و سپس با بهره‎گیری از نتایج حاصل از تحلیل جریان درون محفظه، با درنظر گرفتن شعله به عنوان یک منبع آکوستیک، پاسخ گذرای دیواره محاسبه می شود. با مدلسازی اجزای محدود ارتعاشات آزاد دیواره محفظه و تحلیل مودال در حالت سرد و گرم، علیرغم ساده سازی های انجام شده جهت کاهش حجم محاسبات، پارامترهای مودال دیواره با دقت قابل قبولی تخمین زده شده و با تحلیل گذرا نیز دامنه سرعت دیواره در اثر نوسانات فشاری ناشی از احتراق در بازه زمانی موردبررسی با دقت قابل قبولی پیش بینی شده است.

    کلید واژگان: ارتعاشات, محفظه احتراق, برهمکنش سازه و سیال, شبیه سازی عددی}
    Laleh Fatahi *, Alireza Alipoor

    Combustion chambers are one of the main parts of the power generation systems such as gas turbines and internal combustion engines and affect their efficiency and environmental pollutions. To reduce the high amount of the pollutions e.g. NOx, lean premixed combustion was introduced to be used instead of traditional non-premixed flames, however, this method has more tendency to become unstable. In fact, the thermal and acoustics interactions in the combustion chambers can amplify the acoustic waves and thereby produce noise and increase the vibration level of the liner. The continuation of large amplitude vibrations can lead to failure due to fatigue. Therefore, the vibration modeling of the liner is very important. In the present research, the vibration of a liner in a laboratory combustion chamber is investigated. First step to model the vibration of the liner is to extract its modal parameters in the cold and hot states. Finite element (FE) model updating is utilized to modify the initial FE model of the liner based on the experimental modal parameters. Then, using the computational fluid dynamics (CFD), the flow analysis is performed to obtain the pressure and velocity fluctuations during the analysis time. These data are then used to model the flame as a monopole acoustic source. To find the structural response of the liner due to this acoustic source, the transient analysis is performed. The results show the effectiveness of the updated FE model to predict the modal parameters and the vibration amplitude of the liner with acceptable accuracy.

    Keywords: Vibration, Combustion chamber, Fluid-Structure Interaction, numerical simulation}
  • محمدعلی رنجبر*، علیرضا پورموید

    در این تحقیق محفظه احتراق موتور پیشرانه مایعبه صورت عددی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. پس از شبیه سازی، چندین روش شامل استفاده از بافل درون محفظه احتراق، نانوکاتالیست و افزایش نسبت هم ارزی به منظور بهبود احتراق پیشنهاد شده اند. در هریک از این روش ها، دمای احتراق، کسر جرمی سوخت و اکسیدکننده، کسر جرمی محصولات احتراق و کسر جرمی آلاینده ها محاسبه و با محفظه ساده مقایسه شده است. نتایج نشان داد که استفاده از این روش ها به صورت میانگین موجب افزایش گرمای احتراق به میزان 36/28 درصد، کاهش کسر جرمی سوخت به میزان 91/27 درصد، افزایش کسر جرمی محصولات احتراق کامل شامل آب و نیتروژن و کاهش کسر جرمی آلاینده ناکس  به میزان 85/26 درصد می شود که آلاینده ناکس به عنوان محصول احتراق ناقص می باشد و به طورکلی کاهش آن نشان دهنده احتراق بهتر است.

    کلید واژگان: محفظه احتراق, تراست, دینامیک سیالات محاسباتی, نانوکاتالیست}
    Mohammad Ali Ranjbar *, Alireza Pourmoayed

    In this research, the combustion chamber of the liquid propellant engine has been simulated numerically by the computational fluid dynamics (CFD) method. After the simulation, several methods have been proposed to improve the combustion. These include using baffle inside the combustion chamber, increasing the equilibrium ratio and the nano catalyst. In each of these methods, the combustion temperature, mass fraction of fuel and oxidizer, mass fraction of combustion products and mass fraction of pollutants were calculated and compared with a simple chamber. The results showed that using these methods increases the combustion heat by 28.36%, reduces fuel mass fraction by 27.91%, increases mass fraction of complete combustion products including water and nitrogen, and reduces NOx pollutant mass fraction by 26.85 as it is known that NOx pollutant is a product of incomplete combustion and generally reducing it results in better combustion.

    Keywords: Combustion chamber, Thrust, Computational Fluid Dynamics, Nano Catalyst}
  • حسین هنردار، سید عبدالمهدی هاشمی *

    احتراق مخلوط واکنش دهنده های ناهمگن نوعی از احتراق است که در آن اختلاط سوخت و هوا به طور کامل انجام نمی شود. این تحقیق به بررسی عددی اثر مکان پیلوت بر بلندشدگی شعله جت آشفته با سطوح مختلف ناهمگنی در محفظه احتراق پرداخته است. در این بررسی عددی، از مدل سازی معادلات ناویراستوکس به روش میانگین گیری رینولدز و مدل سازی آشفتگی k-ε استاندارد و مدل سازی جریان واکنشی روش اتلاف گردابه ای EDC استفاده شده است. مشاهدات نشان می دهد که ارتفاع بلندشدگی شعله با افزایش طول ناهمگنی کاهش یافته و در طول ناهمگنی مشخصی که وابسته به نسبت هم ارزی و مکان پیلوت است، شعله به پایه می چسبد. در تمام حالات مورد بررسی، محدوده ای از طول های ناهمگنی یافت شد که در این طول ها شعله چسبیده بود. نتایج نشان می دهد که ارتفاع بلندشدگی شعله در حالت غیرپیش مخلوط بیشتر از حالتی است که مخلوط سوخت و هوا به صورت تقریبا پیش مخلوط در محفظه مشتعل می شوند. هرچه نسبت هم ارزی افزایش پیدا می کند، ارتفاع بلندشدگی کمتر می شود. براساس سه مکان مورد بررسی در دیوار جانبی برای مکان پیلوت و نتایج به دست آمده، پیلوتی که در محدوده وسط دیوار جانبی بود ارتفاع بلندشدگی کمتر و محدوده چسبیدن شعله بیشتری داشت. همچنین، ناحیه شعله در داخل محفظه با تغییر طول ناهمگنی تغییر می کند.

    کلید واژگان: پیلوت, ناهمگنی, احتراق آشفته, ارتفاع بلندشدگی, محفظه احتراق}
    hossein honardar *

    Combustion of a mixture of inhomogeneity reactants is a type of combustion in which the mixing of fuel and air is not complete. This study investigated the numerical effect of the pilot location on the turbulent jet flame lift off height with different levels of inhomogeneity in the combustion chamber. The effect of different equevalence ratios has also been investigated. In this numerical study, the configuration modeling of Navier Stokes equations using Reynolds averaging method, standard k-ε turbulence and reactive flow modeling of Eddy Dissipation Concept (EDC) method have been used. Observations show that the flame lift off height decreases with increasing inhomogeneity length and the flame attach during a certain inhomogeneity length, which depends on the equevalence ratio and pilot location. In all of the cases studied, a range of inhomogeneity lengths was found during which the flame was attached. The results show that the flame lift off height in nonpremixed mode is higher than in the case where the fuel-air mixture ignites almost premixed in the chamber. The higher the equevalence ratio, the lower the flame lift off height. Based on the three locations studied in the side wall for the pilot location and the results obtained, the pilot in the middle area of the side wall had a lower flame lift off height and a higher attached flame range. Also, the flame area inside the chamber changes as the inhomogeneity changes.

    Keywords: pilot, Inhomogeneity, Turbulent Combustion, lift off height, Combustion chamber}
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