ارائه‌کننده: مهدی زورآزمای
استاد راهنما اول: دکتر کیومرث مظاهری بادی
استاد راهنما دوم: دکتر محمد ضابطیان طرقی
استاد ناظر داخلی: دکتر محمد مهدی هیهات
استاد ناظر خارجی: دکتر احسان هوشفر
تاریخ:  1403/04/13
ساعت:  8

چکیده:
هدف از این مطالعه، بررسی شرایط حاکم بر عملکردکوره بدون شعله‌ در مقیاس آزمایشگاهی با سوخت متان، تاثیر تغییر هندسه و زاویه مناسب (Bluff Body) تعبیه شده بعد از ورودی سوخت و هوا در مشعل برای ارتقا عملکرد کوره بدون شعله صورت گرفته است. همچنین تاثیر تغییر زاویه، میزان مخلوط شدن جریان سوخت و هوا به داخل کوره بهبود می بخشد. برای این منظور ابتدا با بررسی پژوهش های صورت گرفته، معادله منحنی که برای بلاف بادی در نظر گرفته شده بود را حذف کرده و به شکل مخروطی با زاویه های مناسب قرار گیری طراحی نموده و سپس با اعمال 5 زاویه متفاوت نسبت به قائم بدون تغییر در قطر ورودی ها با دبی ثابت، عملکرد کوره بدون شعله را از جهات پارامتر های احتراقی مورد ارزیابی قرار داده. با انتخاب مناسب ترین زاویه جهت افزایش یکنواختی دما و تاثیر افزایش آن بر پارامترهای احتراق MILD مورد بررسی قرار گرفت.
در گام اول کوره ‌ی بدون شعله با استفاده از نرم‌ افزار Ansys Fluent 2022 R2 شبیه‌ سازی گردید. برای شبیه‌ سازی میدان جریان آشفته از مدل k-ε-Standard با ضرایب اصلاح شده و برای مدلسازی در همکنش شیمی و آشفتگی از مدل مفهوم اتلاف گردابه ضرایب اصلاح شده استفاده شد. سینتیک شیمیایی DRM22 به کار گرفته شد و از مدل جهات گسسته برای مدلسازی انتقال حرارت تشعشعی استفاده گردید. در تحقیق حاضر  هندسه پیشنهادی همان هندسه غیر پیش مخلوط بخش اعتبارسنجی بوده با این تفاوت که هندسه بلاف بادی به صورت مخروطی شکل در آمده و با 5 زاویه متفاوت مورد شبیه سازی قرار گرفته است. با اعمال زاویه مناسب در وردی هوا که هندسه 3 بهترین عملکرد را دارد، میزان میانگین ضریب بازچرخانی داخلی درون کوره نسبت به کوره ی پایه که در دانشگاه آدالید توسط دالی و همکاران ساخته شده است، افزایش یافته و روند مشابهی با کوره پایه دارد ولی با این تفاوت که میزان بازچرخانی داخلی از کف کوره تا مقطع 100 میلی متری تقریبا 14 برابر شده است و در طول کوره نیز میزان میانگین آن بیشتر از هندسه پایه است. در ادامه رژیم احتراقی در هندسه ها‌ی پیشنهادی با استفاده از معیارهای توسط ونگ، کاوالیر و وونینگ بررسی و و مشخص شد که در تمامی هندسه‌ها رژیم احتراقی بدون شعله می‌باشد. همچنین نتایج نشان داد بیشینه دمای کوره از 1707 به 1690 درجه کاهش یافته  و گرادیان دمایی درون کوره کاهش یافته است. متعاقبا با این کار، میزان بیشینه حرارت آزاد شده درون کوره به میزان 3/38 درصد افزایش یافته است.
که دارای بهترین عملکرد از دید پتانسیل حرارت آزاد شده می باشد. سپس هندسه های پیشنهادی از دید میزان آلاینده تولیدی بررسی گردید. مشاهده شد که هندسه 3 دارای کمترین مقدار بیشینه بوده، میزان آلاینده  تولیدی از مکانیزم حرارتی در آن ها کمتر است، ک هدر مقایسه با هندسه پایه از 88/4 به 08/1 کاهش یافته است. در آخر نیز می توان نتیجه گرفت که هندسه بهترین عملکرد از جنبه پارامترهای احتراقی و تولید آلاینده می باشد. در ادامه نیز بستر آزمون نیز شامل فشارسنج، روتامتر، دماسنج، شیر برقی، سیستم کنترلی، چشم شعله، مشعل پایلوت و تمامی این تجهیزات تهیه گردیده و این کوره مقیاس آزمایشگاهی قابلیت ایجاد دو نوع رژیم احتراق با شعله و بدون شعله را دارد.