ISSN: 2476-6909; Modares Mechanical Engineering. 2022;22(07):473-483
Optimization of Micro Gas Turbine Combustion Chamber by Changing the Swirler Numerically and Experimentally
A R T I C L E I N F O A B S T R A C T Article Type
Original Research
In the design of the combustion chamber, various parameters usually are 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 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, the swirler of Amirkabir University of Technology Combustion Chamber has been studied and optimized. 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 the optimization method. According to the optimization, a 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 been significantly reduced. The output temperature, the pattern factor and unburned hydrocarbon have been reduced in the final case. However, the temperature uniformity inside the chamber has increased.
Authors Aghayari M.1*, Tabejamaat S.2,
How to cite this article
Aghayari M, Tabejamaat S.
Optimization of Micro Gas Turbine Combustion Chamber by Changing the Swirler Numerically and Experimentally. Modares Mechanical Engineering. 2022;22(07):473-483.
Keywords Combustion chamber, Swirler, Pollution, Temperature, Optimization
C I T A T I O N L I N K S
1,2Aerospace Engineering Department, AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran
[1] An experimental investigation on flame pulsation for a swirl non-premixed combustion.
[2] Effect of Swirler in a Micro Gas Turbine Engine. [3] Effects of inlet air swirl and spray cone angle on combustion and emission performance... [4] Prediction of the flow inside a Micro Gas Turbine Combustor. [5] The effect of swirl on NO X formation in non-premixed propane air flame. [6] Effect of swirl number on combustion characteristics in a natural gas diffusion flame. [7] Design and study on performance of axial swirler for annular combustor by changing different design parameters. [8] CFD analysis on swirl angle effect in gas turbine combustion chamber. [9] Design and Numerical Simulation of a Micro-Gas Turbine Combustor. [10] Numerical study of inlet air swirl intensity effect of a Methane-Air... [11]
Optimized design of a swirler for a combustion chamber... [12] Axial swirler design influences on NOx emissions... [13] Investigation of flow aerodynamics for optimal fuel placement and mixing in the radial swirler slot... [14] An investigation of air-swirl design criteria for gas turbine combustors through a multi-objective CFD optimization. [15]
Performance Evaluation of Combustor by Using Different Swirler. [16] The effect of Swirl number and oxidizer composition on combustion characteristics of non-premixed methane flames. [17] Velocity, temperature, and species characteristics of the flow in a gas-turbine combustor. [18] Radiative heat transfer in a model gas turbine combustor. [19] Gas Turbine Combustion. [20] Design of modern turbine combustors. [21] Prediction of flow through swirl generator and validation by measured data. [22] Numerical study on the interaction mechanism between swirl and reverse flow rate ... [23] Predicting the near-burner-one flow field and chemistry of swirl-stabilied low-NOx flames... [24] CFD Investigation of Standard k-ε and RNG k-ε Turbulence Model... [25] Numerical simulation of a turbulent flow near a right-angled corner... [26] Renormalization group analysis of turbulence. [27] ANSYS CFX- Solver Modeling Guide. [28] Implementation of two-equation soot flamelet models for laminar diffusion flames. [29] Multiscale combustion and turbulence. [30] Laminar diffusion flamelet models in non-premixed turbulent combustion. [31] ANSYS FLUENT 12.0 User’s Guide - 26.2 Choosing the Spatial Discretization Scheme. [32] ANSYS FLUENT 12.0 User’s Guide-26.2.1 First-Order Accuracy vs. Second-Order Accuracy.
*Correspondence
Address: Aerospace Engineering Department, AmirKabir University of Technology, Tehran, Iran [email protected]
Article History
Received: November 18, 2021 Accepted: April 12, 2022 ePublished: June 06, 2022
Copyright© 2020, TMU Press. This open-access article is published under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License which permits Share (copy and redistribute the material in any medium or format) and Adapt (remix, transform, and build upon the material) under the Attribution- NonCommercial terms.
ورکیم زاگ نیبروت قارتحا هظفحم یزاس هنیهب یبرجت و یددع تروص هب هدنناخرچ رییغت اب
یرایاقآ دیجم
*
هدکشناد سدنهم ی تعنص هاگشناد ،اضفاوه ی
ما ی بکر ی
،ر ا ،نارهت ی نار
تعامج عبات قداص هدکشناد سدنهم ی تعنص هاگشناد ،اضفاوه ی
ما ی بکر ی
،ر ا ،نارهت ی نار
هدیکچ حارط رد ی اهرتماراپ ،قارتحا هظفحم ی
فلتخم ی اب رظندم ی د گب رارق ی در هلمج زا .
ای ن م اهرتماراپ ی ناوت زوت هب ی ع امد ی ی تخاونک جورخ رد ی هظفحم ، لرتنک
اپ ی راد ی هلعش ، لاآ ی گدن ی ب هدزاب ،رتمک ی
رتش امد ،قارتحا ی د ی هراو تفا و رتمک
.درک هراشا هظفحم رد رتمک راشف هب هجوت اب
رد نایرج رب مکاح هدیچیپ طیارش
نایرج طلاتخا و سنلاوبروت ددعتم تارثا تلعب قارتحا هظفحم نینچمه و اه
هلعش راتفر نیا درکلمع ینیب شیپ ،هتفشآ یاه هظفحم هنوگ
رایسب یرما اه
یم هدیچیپ نیبروتورکیم قارتحا هظفحم تسا هدش یعس ،هلاقم نیا رد .دشاب
ب ریبکریما یتعنص هاگشناد .ددرگ هنیهب و هدش یسررب هدنناخرچ ظاحل ه
هرپ هیاز و تماخض ،دادعت یزاس هنیهب نیا یاهریغتم شهاک فده عباوت و اه
رادقم ،CO .دش هتفرگ رظن رد یجورخ یامد شیازفا و هتخوسن نبرکوردیه ،NOx
شور رد هدش باختنا هدنناخرچ تیاهن رد و ماجنا یددع شور کمک هب راک نیا تیاهن رد ،هدش ماجنا تاعلاطم هب هجوت اب .دیدرگ تست یبرجت شور رد ،یددع هیواز اب هدنناخرچ 60
دادعت ،هجرد 12
تماخض و هرپ 75
/ 0 ب رتم یلیم ناونع ه
یگدنیلاآ رادقم ،ییاهن جیاتن رد .دش باختنا ییاهن هنیزگ CO
لباق نازیم هب
یجورخ یامد یتخاونکی بیرض و یجورخ یامد هتبلا .درک ادیپ شهاک یهجوت لخاد امد یتخاونکی لاح نیا اب .دش رتمک ییاهن هنیزگ رد هتخوسن نبرکوردیه و .دش رتشیب هظفحم هژاودیلک اه : ارتحا هظفحم هنیهب ،امد ،یگدنیلاآ ،هدنناخرچ ،ق
یزاس
:تفایرد خیرات 27
/ 08 / 1400
:شریذپ خیرات 23
/ 01 / 1401
:لوئسم هدنسیون*
1 - همدقم یکی اوه هب تخوس خرن لیبق زا نآ رب رثؤم لماوع و قارتحا هدیدپ
رد مهم لماوع زا یم هلعش لیکشت
زین اوه و تخوس طلاتخا .دشاب
زاگ نیبروت روتوم قارتحا هظفحم رد قارتحا دنیآرف زا یمهم تمسق یم هب قارتحا دنیآرف و دوش رتهب طلاتخا هکنیا یارب ًلاومعم .دشاب
یم هظفحم لخاد یتشگزاب هیحان کی هب زاین ،دریگ ماجنا یتسرد -
هب یتشگزاب هیحان نیا عقاو رد .دشاب
لخاد هلعش ندرک رادیاپ
هظفحم یم کمک اه یوقلح نایرج کی هلیسو هب هیحان نیا .دیامن
یم داجیا کی و رتمک راشف اب هیحان کی نآ هجیتن رد هک دوش
یم داجیا هبادرگ رد تسکش ددع هب هیحان نیا لیکشت .ددرگ
رد مهم یاهرتماراپ زا یکی هک دراد یگتسب هدنناخرچ شخرچ نایرج یتشگزاب هیحان کی داجیا ثعاب شخرچ نیا .تسا یشخرچ
یم یم نآ رد تخوس هجیتن رد هک دوش لیکشت زا و دزوس
NOx زین
یم یریگولج یدح ات .دیامن
هعومجم هدنناخرچ نایرج رد یعاعش یورین کی هک تساه هرپ زا یا
یم داجیا لخاد نایرج تکرح رد یشخرچ لکش ثعاب هک دیامن
یم هظفحم ا .دوش
،هظفحم هب یدورو نایرج شخرچ ددع شیازف
دنام نامز شیازفا ثعاب
( Residence time هلعش رد )
شیپ ریغ یاه
یم هتخیمآ خرن ،هظفحم لخاد یامد عیزوت رب هلئسم نیا هک دوش
یم رثا اه هدنیلاآ لیکشت و هلعش ترارح لاقتنا دراذگ
[1, 2]
.
هدنناخرچ یور رب یددعتم تاعلاطم شخرچ نایرج و اه
رد ی
اهنآ زا یخرب هب همادا رد هک تسا هدش ماجنا قارتحا یاه هظفحم یم هراشا .دوش
جرتاچ ی ناراکمه و [3]
ط ی ی ک سررب ی ددع ی
، ثات ی ر رب هدنناخرچ
هناوتسا قارتحا هظفحم نورد قارتحا ا
ی سررب ار ی نآ .دندومن اه
شرازگ دندرک هک تظلغ سکان جورخ ی ازفا اب هظفحم زا ی
ش ددع
م شهاک ،شخرچ ی
ی دبا .
ردلا ی ن ی ناراکمه و [4]
د ی مان ی ک رج ی نا م هظفحم لخاد ی
بروتورک ی ن
ار زاگ یارب روحم هدنناخرچ راهچ ی
واز اب ی ه هرپ 20 ، 30 ، 45 و 60
شخرچ ددع اب بسانتم هک هجرد 27
/ 0 ، 42 / 0 ، 74 / 0 و 285 / 1
یم ،دنشاب سررب دروم ی
رارق دنداد ا . ی ن ددع تروص هب هعلاطم ی
سا هدش ماجنا ت
اتن و ی ج م ناشن ی دهد ازفا اب هک ی ش واز ی ه ،هرپ
حان هزادنا ،سنلاوبروت تردق ی
ه تشگزاب ی هداد تشگزاب مرج رادقم و
وقت ،هدش ی ت م ی دوش ا دوجو اب . ی
ن غت یی
،تار ن راشف تفا ی
ز ازفا ی ش
م ی ی دبا واز . ی ه زا رتمک 20 ارب هجرد ی ا ی داج حان ی ه تشگزاب ی بسانم
من ی دشاب .
وره ی زاب و ی را ثات ،[5]
ی ر کشت رب هدنناخرچ ی
ل هلعش رد سکان
غ ی پر ی ش طولخم ام زاگ ی ع - رد اوه ی ک س قارتحا هظفحم ی
ردنل ی ار
سررب دروم ی ا رد .دنداد رارق ی
ن ات شخرچ هک دش هدهاشم شهوژپ
ی ک هدودحم ا ی م ی ناز ازفا ار سکان راشتنا حطس و امد ی
ش م ی دهد
اهن رد و ی ت رادقم زا ی ب ی
،رتش م شهاک ی ی دبا .
یی زامل [6]
هصخشم رب ار شخرچ ددع رثا یاه
بق زا قارتحا ی
ل ،امد
هفلؤم و تعرس یاه
زاگ ی رد ی ک د قارتحا ی ف ی نژو بط زاگ ی ع ی هب
بش کمک ی ه زاس ی ددع ی سررب تنئولف اب ی
اتن .درک ی ج ارب ی زوت ی ع
،تعرس حان ی ه شخرچ ی زکرم ی حان و ی ه شخرچ ی جراخ ی
، و امد
هفلؤم یاه سررب قارتحا ی
اهن رد هک دش ی
ت دش هتفرگ هجیتن
ا هک ی ن
هفلؤم سب رثا اه ی را ی م شخرچ ددع زا ی
یگ دنر .
لاولدناخ ناراکمه و [7]
ثأت ی ر اهرتماراپ ی حارط ی بد و ی دورو ی
رج ی نا خرچ نا شور کمک هب ار هدن یاه
ددع ی سررب ی .دندرک
اهرتماراپ ی حارط ی بق زا ی ل واز و اه هرپ دادعت ی
ه هرپ اه یارب ی ک
خرچ نا روحم هدن ی سررب دروم ی .تفرگ رارق
اناوب ناراکمه و ثأت[8]
ی ر واز ی ه رد ار هرپ ی ک خرچ ود اب هظفحم نا
هدن
عاعش ی روحم و ی ددع تروص هب ی
سررب ی نآ فده .دندرک ه
ا رد ا ی ن
ازفا ،هعلاطم ی
ش پ هبادرگ ی نومار اه هرپ ی خرچ نا غت اب هدن یی
ر
واز ،تحاسم ی
ه اه هرپ ی خرچ نا ازفا و هدن ی ش خرچ ددع نا هدن .دوب رد
اهن ی ت سررب زا سپ ی
اه ی ازفا اب هک دش صخشم ،هدش ماجنا ی
ش
واز ی ه حان لوط شخرچ ددع و هرپ ی
ه شخرچ ی تشگرب ی اه هبادرگ و
ازفا ی ش ی هتفا م رتهب طلاتخا تاصخشم و ی
دوش .
گناژ ناراکمه و [9]
بش کمک هب ی
ه زاس ی اهرتماراپ ی فلتخم ی زا
بق ی ل واز ی ه خرچ نا جورخ رطق ،هدن ی
خرچ نا روحم هلصاف ،هدن ی
خاروس ات هدنناخرچ یاه
لوا ی ه خاروس رطق و یاه
قر ی ق زاس جنپ رد ار
ور رب فلتخم لدم ی
ی ک هظفحم 100 ک ی تاوول ی هلول ا ی - وقلح ی
سررب ی اتن .دندرک ی ج اهنآ برجت تاعلاطا هک داد ناشن ی
م ی دناوت هب
ناونع ی ک هب ساسا و امنهار ی
هن زاس ی حارط دنور رد ی
آی دور ی مان ی ک ی .دوش هتفرگ رظن رد
دمحا ی نا سح ی ن ی ناراکمه و [10]
ور رب ار شخرچ ددع رثا ی
راتفر
د ی مان ی ک ی رج ی نا د هلعش رد ی ف ی نژو زا هدافتسا اب CFD
سررب ی .دندرک
اتن ی ج ازفا اب هک داد ناشن اهنآ ی
ش حان ،شخرچ ددع ی
ه تشگزاب ی
لخاد ی ازفا ی ش م ی ی دبا ا هک ی ن انعم هب هلئسم ی
ز ی دا ندش
قارتحا تلاوصحم ی
ا رد ی ن ان ح ی ه نچمه .تسا ی
ن لد هب ی ل طلاتخا
ازفا قارتحا هدزاب تخوس و اوه رتهب ی
ش ی هتفا حان فذح اب و ی
ه
امد ی شهاک لااب NOx
م ثعاب ار ی
دوش ازفا اب . ی ش شخرچ ددع
نچمه ی ن زوت ی ع رج ی نا شخرچ ی وقت ی ت م ی دوش ا هک ی ن هلئسم
ازفا ثعاب ی
ش ترارح لدابت تحاسم ی
امد شهاک و هلعش ی
زکام ی مم م هلعش ی دوش ا هک ی ن ثعاب هلئسم ازفا
ی ش عشعشت هدزاب
م هب ی ناز 5 / 36 شهاک و دصرد NOx
م هب ی ناز 6 / 58 م دصرد ی دوش .
اتلاواز ناراکمه و [11]
تنژ زا هدافتسا اب ی
ک روگلا ی مت شور و CFD
هب ی هن زاس ی ارب ی خرچ نا هدن ی ک د هلعش اب قارتحا هظفحم ی
ف ی نژو
اتن .دنداد ماجنا ی
ج حان هک داد ناشن اهنآ ی
ه تشگزاب ی و تدش اب
ب لوط ی رتش حان رد ی ه لوا ی ه کمک هب ی ک خرچ نا هب هدن ی هن لوت ی د یم -
ا هک دوش ی ن لئسم ه م ی دناوت ازفا رد ناحارط هب ی
ش هظفحم درکراک
لاآ شهاک و قارتحا ی
هدن اه ی لوت ی د ی .دنک کمک
هدنناخرچ رثا ای و هدنناخرچ یزاس هیبش هنیمز رد زین یرگید دارفا قارتحا هظفحم یور رب هداد ماجنا ار یتاعلاطم
هلمج زا هک دنا
یم اهنآ نیرتمهم عجارم هب ناوت
] 16 -
.درک هراشا[12
رد ای ن ،شهوژپ تسا هدش یعس
قارتحا هظفحم درکلمع
م ی بروتورک ی ن تعنص هاگشناد ی
ما ی بکر ی ر ( AMTCC ) اب هدنناخرچ
.دوش باختنا اهنآ نیرت هنیهب و هدش یسررب فلتخم یاه ای
ن
پسا هظفحم زا هتفرگرب هک هظفحم ی
( )spey م ی
،دشاب زاگ تخوس اب
یعیبط م راک ی جورخ رد امد ،هظفحم درکلمع زا روظنم .دنک ی
لاآ ،قارتحا هظفحم ی
هدن
،اه قارتحا هظفحم هدزاب یشان راشف تفا و
هدنناخرچ زا م
ی دشاب ارب شلات هک ی
ا دوبهب ی ن ا رد اهرتماراپ ی
ن
.تسا هدش ماجنا هلاقم رازفا مرن یزاس هنیهب عباوت زا راک نیا یارب
ANSYS شور اب MOGA هفده دنچ کیتنژ متیروگلا شور کی هک
طلسم ریغ هدش بترم کیتنژ متیروگلا زا یا هنوگ(
II ای NSGA –
م )II ی .دش هدافتسا ،دشاب 2
- قارتحا هظفحم هسدنه
م قارتحا هظفحم ی
بروتورک ی ن تعنص هاگشناد ی
ما ی بکر ی ر ی ک هظفحم
هلول یا م ی دشاب م هتسد رد هک ی
بروتورک ی ن اه م رارق ی یگ در .
م ی بروتورک ی ن
،اه بروت ی ن اه ی زاگ ی زا رتمک ناوت اب 500
ک ی تاوول
ا قارتحا هظفحم ًلاومعم .دنتسه ی
ن بروت ی ن اه تخوس اب یاه
لباق فلتخم ی
ت دراد ار ندرکراک .
ای ن لکش رد هظفحم 1
امن ی ش هداد
تسا هدش .
لکش 1 ) م قارتحا هظفحم هسدنه ی
بروتورک ی ن تعنص هاگشناد ی
ما ی بکر ی ر ،
روتکژنا و هدنناخرچ ای ن ز تهابش هظفحم ی
دا ی پسا هظفحم هب ی
مک اب و دراد ی
هداس -
یزاس سدنه ی پسا هظفحم .تسا هدش هتخاس ی
ند رساترس رد ی
ا
ارب ی شهوژپ روما ماجنا ی
قحت و ی ق ور رب ی راتفر هظفحم و هلعش
ارش رد قارتحا ی
ط راک ی م رارق هدافتسا دروم فلتخم ی
یگ در
] 18 , 17
.[
در ود ی ف خاروس ناونع هب خاروس یاه
قر ی ق یزاس ور رب ی هظفحم
در رد هک تسا هتفرگ رارق ی
ف لوا 6 در رد و ی ف مود 12 دوجو هرفح
مامت رطق .دراد ی
ای ن خاروس اه هب ی ک م هزادنا ی دشاب جورخ . ی
خاد هظفحم ل
ی طتسم لکش هب ی
ل ضرع اب 25 لوط و 100 م ی ل ی رتم
حارط ی ا .تسا هدش ی
ن اراد هظفحم ی
ی ک دادعت اب هدنناخرچ 20
هرپ
واز و ی ه 45 م هجرد ی دشاب ،هدش هتخاس روتکژنا رد . 6
ددع هرفح اب
رطق 2 م ی ل ی رتم دراد دوجو روحم هک
اهنآ 19 هجرد تبسن هب روحم
روتکژنا نارود هداد هدش تسا .
شخرچ حطس یا
رج تردق ی نا شخرچ ی م ار ی ناوت اب ی ک ددع
ب ی دعب ت ،دراد مان شخرچ ددع هک صو
ی ف تبسن شخرچ ددع .دومن
موتنموم راش واز
ی ه ا ی روحم موتنموم راش و ی
تروص هب هک تسا
ز ی ر رعت ی ف م ی ددرگ
] 19
رد .[
هطبار 1،
،w ،u ρ و r ترت هب ی ب
هفلوم اه ی سامم تعرس ی
روحم و ی
، لاگچ ی م عاعش و ی دنشاب .
( 1 ) 𝑆𝑁=∫ (𝑤𝑟)𝜌𝑢2𝜋𝑟𝑑𝑟0𝑅
𝑅 ∫ 𝑢𝜌𝑢2𝜋𝑟𝑑𝑟0𝑅
هیواز هب شخرچ ددع ،یروحم حطسم هدنناخرچ کی یارب هرپ
اه ،θ
عاعش یلخاد ri
یجراخ عاعش و ro
یم طوبرم عجارم رد هک دوش
, 19 [
]
هدش هتشون20
:دنا
( 2 ) 𝑆𝑛=2
3[ 1 − (𝑟𝑖
𝑟𝑜)3 1 − (𝑟𝑖
𝑟𝑜)2 ] 𝑡𝑎𝑛 (𝜃)
ا رد ی ن حارط روظنم هب شهوژپ ی
زا هدنناخرچ ناونع هب رتماراپ هس
رد ریغتم هرپ تماخض و هرپ هیواز ،هرپ دادعت .تسا هدش هتفرگ رظن
هدش ظاحل یحارط یاهریغتم ناونع هب تماخض تیدودحم .دنا
هرپ یارب 5 / 0 ات 75 / 0 هرپ دادعت ،رتمیلیم 12
ات 18 نیب هرپ هیواز و
30 ات 60 یحارط یارب فده یاهرتماراپ .تسا هدش باختنا هجرد
( یجورخ یگدنیلاآ رادقم CO
و )NOx رادقم و یجورخ یامد ،
.تسا هدش هتفرگ رظن رد یجورخ رد هتخوسن نبرکوردیه
3 - یددع یزاس هیبش یزاس هیبش زا ،دش نایب هک روطنامه ،هنیهب هسدنه هب ندیسر یارب تنئولف رازفا مرن هلیسو هب یزاس هیبش نیا .دش هتفرگ کمک یددع .تسا هدش ماجنا 1-3 - هدش هدافتسا لدم یسنلاوبروت لدم زا ،هسدنه نیا یزاس هیبش یارب عون زاk-ε
RNG
لدم نیا باختنا تلع .تسا هدش هدافتسا رتهب یزاس هیبش ،
هبادرگ تسا هدوب نآ کمک هب اه
] 25 - 21 [11,
یتارییغت لدم نیا رد .
لدم ساسارب هدمآ تسدب گازرا و توخای طسوت هک درادناتساk-ε
تسا
] 26
[
نیا .تسا هدش ماجنا یسایقم طاسبنا ساسارب تارییغت
رد دودحمان η
یم تباث تارییغت نیا رد .دشاب Cε1
عبات هلیسو هب
RNG
Cε1
هدش نیزگیاج یگتفشآ فلاتا یارب یلاقتنا تلاداعم رد
هورگ ددجم یزاسزاب هیرظن ساسارب ینیزگیاج نیا هک تسا زا اه
اجنا یگتفشآ فلاتا و دیلوت یارب یلاقتنا تلاداعم لح قیرط م
تسا هدش
] 27
لدم .[
ε - k عون زا RNG یم نایب ریز تروص هب دناوت
دوش :
( 3 )
𝜕(𝜌𝑘)
𝜕𝑡 +𝜕(𝜌𝑢𝑗𝑘)
𝜕𝑥𝑗 = 𝜕
𝜕𝑥𝑗[(𝜇 +𝜇𝑡 𝜎𝑘)𝜕𝑘
𝜕𝑥𝑗] +𝜇𝑡(𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗+𝜕𝑢𝑗
𝜕𝑥𝑖)𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗− 𝜌𝜀
( 4 )
𝜕(𝜌𝜀)
𝜕𝑡 +𝜕(𝜌𝑢𝑗𝜀)
𝜕𝑥𝑗
= 𝜕
𝜕𝑥𝑗
[(𝜇 +𝜇𝑡 𝜎𝜀
)𝜕𝜀
𝜕𝑥𝑗
] + 𝐶𝜀1∗𝜇𝑡𝜀
𝑘(𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗+𝜕𝑢𝑗
𝜕𝑥𝑖)𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗− 𝐶𝜀2𝜌𝜀2 𝑘 :هلداعم نیا رد هک
( 5 ) 𝜇𝑡= 𝜌𝐶𝜇
𝑘2 𝜀
( 6 𝐶𝜀1∗ = 1.42 − )
𝜂 (1 −𝜂 𝜂0) (1 + 𝛽𝜂3)
( 7 ) 𝜂 = √𝜇𝑡(𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗
+𝜕𝑢𝑗
𝜕𝑥𝑖
) (
𝜕𝑢𝑖
𝜕𝑥𝑗
𝜌𝐶𝜇𝜀
⁄ )
مرت تلاداعم نیا رد هک 𝜇𝑡
.تسا یگتفشآ هتیزوکسیو هدننک نایب
ریداقم 𝐶𝜇 ربارب 085 / 0 ، 𝐶𝜀2 ربارب 68 / 1 ، 𝜎𝜀 ربارب 3 / 1 ، 𝜎𝑘 ربارب 0 / 1 ، 𝛽
ربارب 015 / 0 و 𝜂0
ربارب 38 / 4 .دنشاب یم
( تلمیلف هدش هدافتسا یقارتحا لدم flamelet
مسیناکم و )
0 / 3 GRI شنکاو ندرک لدم یارب افتسا قارتحا ییایمیش یاه
هد
یمرج تبسن یلاقتنا تلاداعم ساسارب تلمیلف لدم .تسا هدش یم امد و تارذ
مکارت رتماراپ ود ساسارب تلاداعم نیا .دشاب
هجنس ( یا Scalar Dissipation ( )
)χ طلاتخا تبسن و
( Mixture
Fraction ( ) یم )Z دشاب
] 29 , 28
تلاداعم نیا .[
تروص هب هطبار
8 و
9 یم :دوش نایب دناوت
( 8 ρ𝜕𝑌𝑖 )
𝜕𝑡 = ρ𝜒 2
𝜕2𝑌𝑖
𝜕𝑍2+ 𝜔𝑖− 𝜌 (𝐷𝜒 2)
1 2
𝑘𝜕𝑌𝑖
𝜕𝑍
( 9 ρ𝜕𝑇 )
𝜕𝑡= ρ𝜒 2
𝜕2𝑇
𝜕𝑍2+ 𝜔𝑇− 𝜌 (𝐷𝜒 2)
1 2
𝑘𝜕𝑌
𝜕𝑍
هک 𝜔𝑖 و 𝜔𝑇 ،تارذ و امد یارب ییایمیش همشچ رتماراپ 𝑌𝑖
تبسن
هرذ یمرج i
،ما
،امدT و طلاتخا تبسن دحاو طخ یانحناk نایبt
.تسا نامز هدننک ( طلاتخا تبسن زا مارآ تلمیلف لدم )Z
شنکاو ماغدا یارب یاه
یم هرهب هتفشآ قارتحا لوط رد هلعش اب ییایمیش درب
] 30
یمک یارب .[
هجنس مکارت لدم نیا ،لداعت هب یکیدزن ندرک ( یا
)χ هدافتسا ار
یم ک هدننک نایب ات دیامن دشاب هلعش یگدیش
] 29
هب رتماراپ نیا .[
تروص هطبار 10 یم فیرعت ش
:دو
( 10 ) 𝜒 = 2𝐷|∇𝑍|2
ρ𝜕𝑍
𝜕𝑡+ ρ𝜈𝑘𝜕𝑍
𝜕𝜒= 𝜕
𝜕𝜒(𝜌𝐷𝜕𝑍
𝜕𝜒)
هک و شخپ بیرضD 𝜈𝑘
یم تعرس .دشاب
یم یرهش زاگ هعلاطم نیا یارب هدش هتفرگ رظن رد تخوس هک دشاب
.تسا هدش لدم ناتم زاگ اب لودج رد یزاس هیبش یارب هدش هتفرگ رظن رد یزرم طیارش 1
لباق
:تسا هدهاشم لودج 1 ) یزاس هیبش نیا یارب هدش هتفرگ رظن رد یزرم طیارش
رظن دروم رتماراپ دحاو
هدش هتفرگ رظن رد رادقم
اوه یبد 4 g/s
/ 24
اوه یامد 315 K
تخوس یبد 28 g/s
/ 0
تخوس یامد 300 K
یجورخ راشف 0 kPa
قارتحا هظفحم هراوید یامد 900 K
ینوریب هراوید یامد 400 K
( هداس شور زا راشف و تعرس نداد طابترا یارب simple
هدافتسا )
مود هجرد اهریغتم یمامت یارب یزاس هتسسگ هوحن .تسا هدش شیپ رظن رد هدنور شور نیا .تسا هدش هتفرگ
رد یرتلااب تقد
لولس حوطس یم مهارف اه
دیامن
] 32 , 31
.[
2-3 - هکبش زا للاقتسا یسررب هب قارتحا هظفحم هب طوبرم هسدنه هکبش تیبمگ رازفا مرن هلیسو
رد .تسا هدش یدنب لکش
2 لباق نآ یدنب هکبش و قارتحا هظفحم
فلتخم هکبش هس ،هکبش تقد یسررب روظنم هب .تسا هدهاشم باختنا هکبش هس نیا رد دوجوم یاه هکبش دادعت .تسا هدش یدنب
بیترت هب 7 / 1 ،نویلیم 5 / 2 و 5 / 3 .تسا هدش هتفرگ رظن رد نویلیم
طخ رد امد رادقم ،هکبش هب یزاس هیبش تیساسح یسررب یارب رد هک تسا هدش هسیاقم هسدنه زا یروبع ینایم لکش
3 لباق
لکش 2 ) و هدش ماجنا یدنب هکبش رد هظفحم ینایم طخ رد امد هسیاقم
هکبش دادعت هب لح تیساسح یسررب تهج یلوط یاتسار یم هدهاشم لکش نیا رد هک هنوگنامه .تسا هدهاشم رد امد ،دوش
دادعت اب هکبش 7
/ 1 هظحلام لباق توافت نویلیم هکبش اب یا
یاه
هب هکبش دادعت شیازفا اب اما .دراد رگید 5
/ 2 ح ات توافت ،نویلیم د
یم نیب زا یلوبق لباق یم هجیتن رد .دور
رادقم هک تفرگ هجیتن ناوت
هکبش 5 / 2 یم رظنب بسانم نویلیم .دسر
3-3 - جیاتن یددع
اب لوا شور رد .تسا هدش ماجنا شور ود هب یزاس هنیهب نیا شور نیا رد .تسا هدش ماجنا کیتنژ متیروگلا شور زا هدافتسا تماخض ،هرپ دادعت ریغتم رتماراپ
هدش هتفرگ رظن رد هرپ هیواز و هرپ
هرپ دادعت یارب هدش هتفرگ رظن رد هدودحم .تسا 12
ات 20 یارب ،
نیب هرپ هیواز 30
ات 60 نیب تماخض یارب و 55
/ 0 ات رتم یلیم 75
/ 0
ماگ اب هرپ هیواز و هرپ دادعت .دش باختنا رتم یلیم 1
هرپ تماخض و
ماگ اب 1 / 0 هدش هداد رییغت رتماراپ .دنا
یگدنیلاآ لماش زین فده یاه
یم رتمک هتخوسن تخوس و رتشیب یجورخ یامد ،رتمک اب .دشاب
رازفا مرن طسوت هک یزاس هیبش نیا هب هجوت Ansys
،هدش ماجنا
هرپ دادعت اب هظفحم 12
تماخض ، 75
/ 0 هرپ هیواز و رتم یلیم 60
.تسا هدمآ تسدب تلاح نیرت هنیهب ناونع هب هجرد ،دوش یسررب زین اه هراوید کیدزن یامد هکنیا یارب دعب هلحرم رد دادعت 9 رد .تسا هدش باختنا یزاس هیبش یارب فلتخم تلاح تلاح نیا
هرپ هیواز اه 30
، 45 و 60 هرپ دادعت و 12
، 16 و 20 رظن رد
تلاح مامت یارب زین هرپ تماخض .تسا هدش هتفرگ اه
75 / 0 یلیم
رد .تسا هدش ظاحل رتم
یارب یزاس هیبش هب طوبرم جیاتن همادا
نیا 9 .تسا هدش هسیاقم رگیدکی اب تلاح
رد هک هنوگنامه لکش
3 هرپ هیواز رد ،تسا هدهاشم لباق 30
هجرد
هیحان رد ،هدنناخرچ یدورو نایرج رتمک شخرچ تلع هب زا یا
خاروس یکیدزن رد هظفحم ادیپ شیازفا یروحم تعرس هیلوا یاه
.تسا هدرک یاهخاروس زا هیلوا یاوه دورو لیلد هب هلئسم نیا
یم هظفحم لخاد نایرج یروبع تحاسم شهاک و لوا فیدر .دشاب
یروحم تعرس ،رتمک هرپ هیواز رد هکنیا لیلد هب ،رگید ترابع هب حطس شهاک اب ،تسا رتشیب یشخرچ و یسامم تعرس زا نایرج سوملم یروحم تعرس شیازفا ،یروبع عطقم یم رت
دشاب .
یم هدهاشم هک روطنامه هب هرپ هیواز شیازفا اب دوش
45 و 60 هجرد
.تسا هدهاشم رتمک هلئسم نیا رد لکش 4 هحفص یور رب قارتحا هظفحم لخاد نایرج یامد ،
نیا رد هک هنوگنامه .تسا هدهاشم لباق هظفحم نایم زا یروبع لکش هب ممیزکام یامد ،هرپ هیواز شیازفا اب ،تسا صخشم اه
ا تمس یم تکرح روتکژن طلاتخا شیازفا ینعم هب هلئسم نیا .دننک
یم هظفحم هیلوا تمسق رد اوه و تخوس ،رتهب ترابع هب .دشاب
لعتشم قارتحا هظفحم هیلوا هیحان لخاد تخوس زا یرتشیب رادقم تمسق رد هدشن لعتشم تخوس هجیتن رد و هدش و ینایم یاه
یم ادیپ شهاک هظفحم ینایاپ هنوگنامه .دنک
یم هدهاشم هک دوش
دوجو نایرج یامد روتناک و هرپ دادعت شیازفا یارب یصخشم دنور هیواز رد .درادن 30
هظفحم زکرم یامد ،هرپ دادعت شیازفا اب ،هجرد
یم شهاک سپس و هتفای شیازفا ادتبا هیواز رد یلو .دبای
45 ،هجرد
یم شیازفا سپس و شهاک ادتبا هظفحم زکرم یامد زین .دبای
ینچمه هیواز رد ن 60
سپس و شهاک ادتبا زکرم یامد زین هجرد
یم شیازفا .دبای
رد لکش 5 یلوم تبسن روتناک ، OH
رگا .تسا هدش صخشم OH
ار
یم ،میریگب رظن رد هلعش زرم هدنیامن ناونع هب هجیتن میناوت
تمسق رد هلعش ،صاخ هیواز کی رد هرپ دادعت شیازفا اب هک میریگب
لکش 3 ) هرپ دادعت و هرپ هیواز اب هظفحم یروحم تعرس هسیاقم فلتخم یاه
لکش 4 ) قارتحا هظفحم زا یروبع ینایم هحفص رد هظفحم لخاد نایرج یامد روتناک
لکش 5 ) یلوم تبسن روتناک هسیاقم OH
قارتحا هظفحم ینایم هحفص رد
ادیپ یرتشیب تردق و انهپ )خاروس فیدر ود نیب( هظفحم ینایم یما یم زین هرپ هیواز شیازفا اب .دنک ار هیضق نیا حوضو هب ناوت
تهج رد هرپ دادعت هب تبسن هرپ هیواز ریثأت هک هتبلا .درک هدهاشم دیلوت شیازفا OH
رد و .تسا رتشیب قارتحا شنکاو ماجنا هجیتن
یم هجیتن رد یم ،هرپ هیواز شیازفا اب تفرگ هجیتن ناوت
ناوت
هجیتن رد و هدرک قرتحم هظفحم لخاد ار یرتشیب تخوس هتشاد قارتحا هظفحم یجورخ رد یرتمک هتخوسن نبرکوردیه یم هک یرگید مهم جیاتن زا .میشاب لکش نیا زا ناوت
نیا ،تفرگ اه
هیواز( صخشم هیواز کی رد هرپ دادعت شیازفا اب هک تسا 45
و
60 رادقم ،) OH
ینایم تمسق رد هراوید یکیدزن رد هدش لیکشت
یم شیازفا هظفحم یم هلئسم نیا .دبای
یامد شیازفا ثعاب دناوت
هراوید یکیدزن رد لااب .ددرگ هظفحم یاه
یارب مهم یاهرتماراپ هلمج زا هظفحم یزاس هنیهب و یحارط
یم قارتحا هظفحم هیلوا هیحان رد اوه هب تخوس تبسن ،قارتحا -
هظفحم یحارط رد ًلاومعم .دشاب مه تبسن ،لومعم یاه
یزرا
یم هتفرگ رظن رد کی زا رتمک اوه هب تخوس هک لیلد نیا هب .دوش
قرتحم تخوس رادقم ،هظفحم ییادتبا هیحان رد تخوس شیازفا اب فا هدشن یم لکشم راچد زین هلعش یرادیاپ و هتفای شیاز رد .دوش
هدنیلاآ رادقم تیاهن ریظن ییاه
CO یم شیازفا تلاح نیا رد زین -
ی لودج رد هک هنوگنامه .دبا 2
یم هدهاشم هیواز شیازفا اب ،دوش
هجیتن رد و شهاک هدنناخرچ زا یروبع یاوه یبد ،نآ دادعت و هرپ یم شیازفا یزرا مه تبسن .دبای
رد دوجوم تاعلاطا هب هجوت اب
لودج 2 هیواز 60 هرپ دادعت اب هجرد 12
مه تبسن رادقم نیرتشیب
یم هیلوا هیحان یارب زاجم یزرا .دشاب
4 - یبرجت تست هیبش ماجنا زا سپ نیا ،هنیهب هدنناخرچ ندرک ادیپ و اه یزاس
لودج 2 ) مه تبسن هظفحم هیلوا هیحان رد یروبع یاوه و یزرا قارتحا
هرپ دادعت هرپ هیواز ( هدنناخرچ زا یروبع یاوه یبد )g/s
یزرا مه تبسن
30 12 07
/ 6 793
/ 0
30 16 67
/ 5 850
/ 0
30 20 455
/ 5 884
/ 0
45 12 38
/ 5 895
/ 0
45 16 22
/ 5 922
/ 0
45 20 92
/ 4 979
/ 0
60 12 84
/ 4 995
/ 0
60 16 66
/ 4 032
/ 1
60 20 46
/ 4 081
/ 1
ریبکریما هاگشناد رد دوجوم رگنومزآ رد و هدش هتخاس هدنناخرچ اب .ددرگ لصاح نانیمطا یزاس هنیهب شور تحص زا ات دش هدومزآ هرپ هیواز ،یزاس هیبش جیاتن هب هجوت 60
دادعت اب هجرد 12
هب ددع
اب .تسا هدش باختنا هظفحم نیا یارب هنیهب ییاهن هنیزگ ناونع رب شخرچ ددع طیارش نیا ربا
46 / 1 یحارط یارب ددع نیا .دمآ تسدب
هیلوا 85 / 0 هطبار زا شخرچ ددع .دوب 2
.تسا هدمآ تسدب
1-4 - کیرفسمتا رگنومزآ
ای ن لصا شخب جنپ زا رگنومزآ ی
س ،قارتحا هظفحم ی
متس ناسراوه ی ،
س ی متس ناسر تخوس ی
، س ی متس جورخ هظفحم و نز هقرج ی
کشت ی ل تامش حرط هک تسا هدش ی
ک رد نآ لکش 6 هدهاشم لباق
.تسا زا ی ک رتناس هدنمد ی
ف ی ژو مات روظنم هب ی
ن بد ی دروم رظن هب هظفحم
قارتحا هدافتسا م ی ددرگ ا . ی ن ا هب رداق هدنمد ی
داج بد رثکادح ی 800
راشف و تعاس رب بعکم رتم 1
/ 1 م راب ی دشاب . هظفحم نیا تخوس
یم یعیبط زاگ .دشاب
کی هلیسو هب اوه و تخوس یبد رادقم
هزادنا هدش هربیلاک رتماتور یم یریگ
زین راشف و امد نینچمه .دنوش
یریگ هزادنا جنسراشف و لپوکومرت هلیسو هب یدورو ود ره یارب یم .ددرگ
2-4 - هزادنا تازیهجت یریگ
و یبد ،راشف ،امد ،شیامزآ نیا رد هدش یریگ هزادنا یاهرتماراپ یم هدنیلاآ جنس راشف طسوت یدورو یاوه و زاگ راشف .دشاب
امد ،رتماتور هلیسو هب هظفحم هب یدورو یاوه و زاگ یبد ،ینودروب لپوکومرت هلیسو هب عون یاه
k هدنیلاآ و هاگتسد هلیسو هب زین اه
هظفحم یجورخ رد روزیلانآ .تسا هدش یریگ هزادنا وتست روزیلانآ نآ زا بسانم هلصاف اب و
یجورخ غاد تارذ زا ات تسا هتفرگ رارق
.دشاب هتشاد یبسانم هلصاف رد امد ،یدورو یاوه یامد یریگ هزادنا رب هولاع 5
ود نیب اتسار
قارتحا هظفحم ینورد یاضف لوط رد یراک کنخ خاروس فیدر هزادنا یم یریگ یریگ هزادنا ،قارتحا هظفحم لخاد اتسار ره رد .دوش
ات ییلااب هراوید زا هلصاف ره یارب ینییاپ هراوید
5 یلیم ماجنا یرتم
.تسا هدش
لکش 6 ) هظفحم رگنومزآ ،ژویفیرتناس هدنمد ،کیرفسمتا رگنومزآ کیتامش
هطوبرم یاه لپوکومرت هارمه هب نومزآ عطقم و قارتحا 4-3
- یبرجت تست جیاتن و تخوس یبد دنچ رد قارتحا هظفحم لخاد رد امد روتناک ادتبا رد
یم هداد شیامن اوه رد .دوش
لودج 3 هب طوبرم هدش باختنا طاقن
امد یتخاونکی بیرض و قارتحا هدزاب هب طوبرم جیاتن و یسررب نیا یم هدهاشم هظفحم یجورخ رد هطبار زا امد یتخاونکی بیرض .دوش
11 یم تسدب :دیآ
( 11 ) 𝑃𝐹 =𝑇𝑚𝑎𝑥−𝑇𝑚𝑒𝑎𝑛
𝑇𝑚𝑒𝑎𝑛−𝑇𝑖𝑛𝑙𝑒𝑡
نآ رد هک Tmax
،هنیشیب یامد Tmean
و یجورخ نیگنایم یامد
inlet
T
یم هظفحم هب یدورو یامد قارتحا هظفحم هدزاب نینچمه .دشاب
هطبار زا زین 12
یم تسدب :دیآ
( 12 ) ηcombustion=Cp(Texit− Tinlet) ṁair
ṁfuel LHVfuel
ا رد هک ی ن هطبار Cp امرگ ی و ی هژ ،تباث راشف رد اوه T exit
م ی گنا ی ن
امد ی جورخ ی ، هظفحم ṁfuel
بد ی مرج ی ،تخوس ṁair
بد ی مرج ی
و اوه LHVfuel
ترارح شزرا ی
اپ یی ن م تخوس ی .دنشاب
لودج 3 ) فلتخم یراک طاقن رد هظفحم یدرکراک یاهرتماراپ یسررب
فیدر عون هدنناخرچ یبد
تخوس یبد
اوه مه تبسن
یزرا تبسن یامد یتخاونکی
یجورخ هدزاب
هظفحم
A 45 16 هجرد 80 146 0/
064 0/
96 0/
60 هجرد 091
0/
93 0/
B 45 20 هجرد 80
/187
072 0 0/
89 0/
60 هجرد 145
0/
85 0/
C 45 20 هجرد 50
/301 158 0
0/
74 0/
60 هجرد 119
0/
71 0/
لودج رد هک هنوگنامه
3 هدنناخرچ ،تسا هدهاشم لباق 45
هجرد
تبسن رد رتمک یتخاونکی بیرض یاراد مه
یزرا یم نییاپ یاه -
هدنناخرچ یتخاونکی بیرض ،رتلااب یزرا مه تبسن رد .دشاب 45
زا رتشیب هجرد 60
یم هجرد یم هلئسم نیا هک دشاب لیلد هب دناوت
رادیاپ مه تبسن رد هظفحم ندوب رت یزرا
یاه هدنناخرچ یارب رتلااب
60 .دشاب هجرد هیواز اب هدنناخرچ یارب هظفحم هدزاب و یجورخ یامد 45
هجرد
یم رتشیب یم رما نیا تلع .دشاب
رد شنکاو رتشیب ماجنا دناوت
یجورخ یامد نتفر رتلااب ثعاب هک دشاب هظفحم یجورخ یکیدزن یم .ددرگ
رد لکش 7 تبسن رد قارتحا هظفحم یامد مه
یزرا هدش یفرعم یاه
لودج 3 یم هدهاشم ار لکش نیا رد هک روطنامه .مییامن
اه
زا هدنناخرچ هک ینامز ،تسا صخشم 45
هب هجرد 60 رییغت هجرد
یم رگا .دراد یرتلااب نیگنایم یامد هظفحم ینایم هیحان ،دیامن
خاروس زا لبق( ییادتبا هیحان هس هب ار هظفحم قیقر یاه
،)یزاس
ر ود نیب( ینایم قیقر خاروس فید
زا دعب( یجورخ و )یزاس
خاروس قیقر یاه هدنناخرچ اب هظفحم رد ،مینک میسقت )یزاس
45
اب هدنناخرچ زا رتمک هظفحم ینایم تمسق لخاد شنکاو ،هجرد
هیواز 60 یم هجرد اب هظفحم یجورخ یامد هکنیا هب هجوت اب .دشاب
هدنناخرچ 45
سق رد دیاب هجیتن رد ،تسا رتلااب هجرد یجورخ تم
هدنناخرچ اب هظفحم یارب قارتحا شنکاو 45
.دشاب رتشیب هجرد
یم ثعاب هلئسم نیا هراوید یکیدزن رد هک دوش
هظفحم یجورخ یاه
هدنناخرچ اب 45
یم هک میشاب هتشاد یرتلااب یامد هجرد ثعاب دناوت
هراوید نیا رمع لوط شهاک ندوب رتمک لیلد هب نینچمه .دشاب اه
این دروم نامز هدنیلاآ رادقم ،قارتحا شنکاو هدش لماک یارب ز
CO و
یزاس هیبش رد هک یجیاتن هباشم( دشاب رتشیب هتخوسن نبرکوردیه هدنناخرچ اب هظفحم رد .)دمآ تسدب 45
هراوید یکیدزن رد ،هجرد -
ه هب هلئسم نیا هک میراد یرتلااب یامد هظفحم ینایم تمسق یا
د هظفحم لخاد نایرج رتمک طلاتخا ینعم .تسا ینایم تمسق ر
همادا زین قارتحا هظفحم ینایم تمسق زا دعب هلعش تلاح ود ره رد هدنناخرچ اب هظفحم رد .دراد 60
هظفحم ینایم تمسق یامد ،هجرد
هدنناخرچ اب هظفحم زا رتشیب نیگنایم تروص هب 45
یم هجرد .دشاب
هدنناخرچ اب هظفحم رد طلاتخا ،رتهب ترابع هب 45
هب تبسن هجرد
چ هدنناخر 60 یم رتمک هجرد یزاس هیبش رد هلئسم نیا هک دشاب
اه
.دش هداد شیامن زین رد لکش 8 هسیاقم ، CO
هدنناخرچ اب هظفحم زا یجورخ 45
و 60
تخوس یبد رد هجرد یاه
24 ، 20 ، 16 و 10 هدش ماجنا هقیقد رب رتیل
( تخوس نییاپ یبد رد ،اهرادومن نیا هب هجوت اب .تسا 10
رب رتیل رادقم ،ناسکی یاوه یبد رد یسوسحم تروص هب )هقیقد
CO
هدنناخرچ اب هظفحمرد 60
یم ناشن هلئسم نیا .تسا رتمک هجرد -
د رادقم هک ده CO
س یبد نیا رد هدنناخرچ رییغت اب یاه یبد( تخو
یبد رد .تسا هدش رتهب )تخوس نییاپ ( تخوس طسوتم یاه
16 و
20 یبد اب )هقیقد رب رتیل رادقم اوه رتمک یاه
CO یارب یجورخ
هدنناخرچ 45
یم رتمک هجرد رادقم ،اوه یبد شیازفا اب اما .دشاب
CO هدنناخرچ اب هظفحم یارب 60
هدنناخرچ اب هظفحم زا رتمک هجرد
45 یم هجرد یم هلئسم نیا زا .دوش شیازفا اب تفرگ هجیتن ناوت
رادقم ،اوه یبد CO
هدنناخرچ یارب یلک تروص هب 60
رتمک هجرد
( لااب تخوس یبد رد .تسا 24
رادقم ،)هقیقد رب رتیل CO
ود ره یارب
یبد رد هدنناخرچ شیازفا اب یلو .تسا ربارب ًابیرقت اوه نییاپ یاه
رادقم ،اوه یبد خرچ یاربCO
هدننا 60 یم رتمک هجرد .دشاب
یم اهرادومن نیا زا یلک تروص هب رییغت اب ،تفرگ هجیتن ناوت
هب هدنناخرچ 60
یبد رد ،هجرد رادقم اوه یلااب یاه
CO شهاک
یبد رد .تسا هتفای هدنناخرچ اب ینانچنآ توافت زین اوه رتمک یاه
45 .درادن هجرد
رد لکش 9 رادقم ، NO هدنناخرچ اب هظفحم یارب 45
و 60 رد هجرد
یبد نیا هب هجوت اب .تسا هدش هسیاقم تخوس فلتخم یاه
رادقم ،اهرادومن NO
یبد یارب یارب و ربارب ًابیرقت تخوس یلااب یاه
لکش 7 ) هدنناخرچ یامد روتناک هسیاقم 45
و )لااب(
60 رد )نییاپ( هجرد یزرا مه تبسن رد قارتحا هظحفم ینایم هحفص
/146 0 ،)پچ تمس(
/187 0 و )طسو(
/301 0 )تسار تمس(
لکش 8 ) هسیاقم رادومن CO
فلتخم تخوس یاه یبد یارب یجورخ
لکش 9 ) هسیاقم رادومن فلتخم تخوس یاه یبد یارب یجورخNO
یبد تخوس نییاپ یاه هدنناخرچ اب هظفحم یارب
60 یکدنا هجرد
یم هلئسم نیا زا .تسا رتلااب رادقم هک تفرگ هجیتن ناوت
NO اب
یبد یارب هدنناخرچ رییغت یم شیازفا یکدنا تخوس نییاپ یاه
-
.دبای رد لکش 10 هدنناخرچ اب هظفحم یارب یجورخ یامد رادقم ، 45
و 60
یبد رد هجرد ا هدش هسیاقم تخوس فلتخم یاه
هک هنوگنامه .تس
رییغت اب یجورخ یامد رادقم ،تسا هدهاشم لباق اهرادومن نیا رد هیبش رد هلئسم نیا .تسا هدرک ادیپ شهاک ،هدنناخرچ یزاس
زین اه
یم رما نیا تلع .تسا هدش هدهاشم .دشاب یفلتخم لئاسم دناوت
تسا هدش هسیاقم هظفحم یجورخ زکرم رد امد نیا هکنیا هلمج زا یم هک وت فلاتخا نیا هظفحم یجورخ رد نراقت مدع تلع هب دنا هدنناخرچ اب هظفحم یارب هکنیا لیلد هب نینچمه .دشاب هدش داجیا
45 یم رتشیب هلعش لوط هجرد یجورخ یامد هجیتن رد ،دشاب
.تسا هدمآ تسدب رتشیب هظفحم
5 - یریگ هجیتن هنیهب هک تسا هدش یعس هعلاطم نیا رد هظفحم کی یزاس
قارتحا
و یددع تروص هب شخرچ ددع هجیتن رد و هدنناخرچ رییغت اب هیبش زا هدافتسا اب ادتبا رد هدنناخرچ تارییغت .دوش یسررب یبرجت .تسا هدش ماجنا یددع یزاس رد
اهن ی ت ،هدزاب ظاحل زا قارتحا هظفحم درکلمع ی
تخاونک ی امد ی
جورخ ی
، امد رادقم ی
جورخ ی
، اپ ی راد ی
، امد ی هظفحم لخاد
ا لاآ و قارتح ی
گدن ی برجت تروص هب ی
ود .تسا هدمآ تسدب
واز اب هدنناخرچ ی
ه 45 هجرد دادعت و 20 هیواز اب یرگید و هرپ 60
دادعت و هجرد 12
هرپ .تسا هدش یسررب یبرجت تروص هب
رازفا مرن کمک هب یددع یزاس هیبش Fluent
Ansys هدش ماجنا
زاس هنیهب شور کمک اب رابکی یزاس هنیهب .تسا رازفا مرن ی
ANSYS یارب ازجم لح تروص هب رگید راب و کیتنژ متیروگلا طسوت
هسدنه دش ماجنا فلتخم یاه .
لح نیا رد و هیواز ،دادعت اه
هرپ تماخض جیاتن .دش هتفرگ رظن رد ریغتم رتماراپ ناونع هب اه
یم ار یددع یزاس هیبش زا هدمآ تسدب نایب ریز تروص هب ناوت
:درک اب هظفحم رد •
نییاپ شخرچ ددع تمسق رد یروحم تعرس رت
تماقا نامز هجیتن رد و هدوب رتشیب هظفحم ینایم و ییادتبا یم رتمک هظفحم لخاد نایرج یم هلئسم نیا .دوش
دناوت
هدنیلاآ شیازفا ثعاب یجورخ رد هتخوسن نبرکوردیه و اه
.ددرگ هظفحم
لکش 10 ) فلتخم تخوس یاه یبد یارب هظفحم یجورخ یامد هسیاقم رادومن
هیلوا تمسق رد اوه و تخوس طلاتخا ،هرپ هیواز شیازفا اب • یم شیازفا هظفحم زا یرتشیب رادقم ،رتهب ترابع هب .دبای
و هدش لعتشم قارتحا هظفحم هیلوا هیحان لخاد تخوس لعتشم تخوس هجیتن رد تمسق رد هدشن
و ینایم یاه
یم ادیپ شهاک هظفحم ینایاپ .دنک
هاتوک و اوه و تخوس رتهب طلاتخا ثیح زا • ،هلعش ندش رت
هرپ هیواز 60 دادعت اب هجرد 20
ناشن ار هجیتن نیرتهب ددع
یم هرپ و دهد هیواز اب ییاه 30
دادعت و هجرد 12
نیرتدب ددع
.دراد ار طیارش ،هرپ هیواز شیازفا اب • یم
لخاد ار یرتشیب تخوس ناوت
هتخوسن نبرکوردیه هجیتن رد و هدرک قرتحم هظفحم نینچمه .میشاب هتشاد قارتحا هظفحم یجورخ رد یرتمک رادقم ،صخشم هیواز کی رد هرپ دادعت شیازفا اب OH
هظفحم ینایم تمسق رد هراوید یکیدزن رد هدش لیکشت یم شیازفا یم هلئسم نیا .دبای
ا ثعاب دناوت یامد شیازف
هراوید یکیدزن رد لااب .ددرگ هظفحم یاه
زا یروبع یاوه یبد ،نآ دادعت و هرپ هیواز شیازفا اب • یم شیازفا یزرا مه تبسن هجیتن رد و شهاک هدنناخرچ -
رد دوجوم تاعلاطا هب هجوت اب .دبای لودج
2 هیواز ، 60 هجرد
هرپ دادعت اب 12
زاجم یزرا مه تبسن رادقم نیرتشیب یارب
یم هیلوا هیحان .دشاب
هیواز اب هدنناخرچ ود ،دعب تمسق رد 45
دادعت و هجرد 20
و هرپ
هیواز اب یرگید 60
دادعت و هجرد 12
رگیدکی اب یبرجت تروص هب هرپ
.دوش یجنس رابتعا یزاس هیبش هب طوبرم جیاتن ات دش هسیاقم تست نیا هب طوبرم جیاتن تروص هب همادا رد زین اه
هدمآ هصلاخ
.تسا زا هدنناخرچ هک ینامز • 45
هب هجرد 60 یم رییغت هجرد ،دیامن
رد و دراد یرتلااب نیگنایم یامد هظفحم ینایم هیحان لعتشم هظفحم لخاد تخوس زا یرتشیب رادقم رظنب هجیتن یم هدنناخرچ اب هظفحم رد اما .دوش 45
یکیدزن رد ،هجرد
هراوید ب یامد هظفحم ینایم تمسق یاه هک میراد یرتلاا
رد هظفحم لخاد نایرج رتمک طلاتخا ینعم هب هلئسم نیا نیا رد رتشیب صقان قارتحا نینچمه و ینایم تمسق .تسا تلاح رادقم یلک تروص هب • CO
هیواز اب هدنناخرچ یارب 60
هجرد
هیواز اب هدنناخرچ زا رتمک 45
یارب نینچمه .تسا هجرد
هدنناخرچ 60
ان زکرم رد امد ،هجرد زا رتمک یجورخ هیح
هدنناخرچ 45
یم هجرد دودح رد امد نیا فلاتخا .دشاب 100
ات 200 یم دارگیتناس هجرد .دشاب
هدنناخرچ اب هظفحم • 60
یبد رد هجرد یرتشیب یاوه یاه
یم رادیاپ .دشاب یقلاخا هیدییات
: ون ی ناگدنس ا ی ن هت رد هلاقم ی
ه ظنت و ی م اعر نآ ی ت لماک
قلاخا لوصا ی
دنا هداد رارق رظندم ار .
:عفانم ضراعت
مامت ی ون طسوت روکذم بلاطم ی
ناگدنس ماجنا هلاقم
داهن و تسا هدش ی
هت رد ی ه تسا هتشادن شقن نآ .
:یلام عبانم
مامت ی لام عبانم ی ا ی ن قحت ی ق ون طسوت ی ناگدنس و هلاقم
امزآ ی هاگش تعنص هاگشناد ی
ما ی بکر ی ر مأت ی ن .تسا هدش
عبانم
1- Xi Z, Fu Z, Hu X, Sabir SW, Jiang Y. An experimental investigation on flame pulsation for a swirl non- premixed combustion. Energies. 2018;11(7):1757.
2- Pavithra S, Swathi R, Mr. Saravanakumar N, Vinitha K, Sathishkumar K, Effect of Swirler in a Micro Gas Turbine Engine, International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2019:7(11).
3- Chatterjee D, Datta A, Ghosh AK, Som SK. Effects of inlet air swirl and spray cone angle on combustion and emission performance of a liquid fuel spray in a gas turbine combustor. Journal of the Institution of Engineers (India): Aerospace Engineering Journal.
2004;85(2):41-6.
4- Eldrainy YA, Ridzwan JJ, Jaafar MN. Prediction of the flow inside a Micro Gas Turbine Combustor. Jurnal Mekanikal. 2008.
5- Heravi H, Baziar P. The effect of swirl on NO X formation in non-premixed propane air flame.
InProceeding of the European combustion meeting 2011.
6-
Yılmaz I. Effect of swirl number on combustioncharacteristics in a natural gas diffusion flame. Journal of Energy Resources Technology. 2013;135(4).
7- Khandelwal B, Lili D, Sethi V. Design and study on performance of axial swirler for annular combustor by changing different design parameters. Journal of the Energy Institute. 2014;87(4):372-82.
8- Bhuvana RG, Srinivasan SA, Murugan DT. CFD analysis on swirl angle effect in gas turbine combustion chamber. InIOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2018 Aug 1 (Vol. 402, No. 1, p.
012206). IOP Publishing.
9- Li JH, Liu YP, Yan YW, Zhang P. Design and Numerical Simulation of a Micro-Gas Turbine Combustor. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2019;12(5):1707-18.
10- Hosseini AA, Ghodrat M, Moghiman M, Pourhoseini SH. Numerical study of inlet air swirl intensity effect of a Methane-Air Diffusion Flame on its combustion characteristics. Case Studies in Thermal Engineering.
2020;18:100610.
11- Zavaleta-Luna DA, Vigueras-Zúñiga MO, Herrera- May AL, Zamora-Castro SA, Tejeda-del-Cueto ME.
Optimized design of a swirler for a combustion chamber of non-premixed flame using genetic algorithms. Energies. 2020;13(9):2240.
12- Andrews GE, Ahmad NT. Axial swirler design
influences on NOx emissions for premixed combustion
in gas turbine combustors with all the combustor air
flow passing through the swirler. InTurbo Expo: Power
for Land, Sea, and Air 2011 (Vol. 54624, pp. 449-460).
13- Eghe Agbonzikilo F, Owen I, Kumar Sadasivuni S, Bickerton RA. Investigation of flow aerodynamics for optimal fuel placement and mixing in the radial swirler slot of a dry low emission gas turbine combustion chamber. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2016;138(5).
14- Torkzadeh MM, Bolourchifard F, Amani E. An investigation of air-swirl design criteria for gas turbine combustors through a multi-objective CFD optimization. Fuel. 2016;186:734-49.
15- Khadase RD, Bhele SK. Performance Evaluation of Combustor by Using Different Swirler. Int. J. Res. Appl.