عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی گردابه های بزرگ احتراق دوفازی در هندسه های پیچیده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2655;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63594
- تاریخ دفاع
- ۲۲ تیر ۱۳۹۳
- دانشجو
- بهروز استاد محمدی آرانی
- استاد راهنما
- اصغر افشاری
- چکیده
- در این رساله شبیه‌سازی احتراق پاششی در یک جریان آشفته در هندسه‌های پیچیده مورد بررسی قرار گرفته است. حل در سه حوزه با رویکرد اویلری-لاگرانژی-لاگرانژی جریان دو فاز در یک محفظه احتراق با شبکه‌بندی در مختصات عمومی منحنی‌الخط و چند بلوکه صورت پذیرفته است. در حوزه اول حل جریان سیال فاز گازی به کمک شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES)در شبکه اویلری مذکور مدل‌سازی شده و معادلات حاکم به کمک روش تفاضل محدود مرتبه بالا مورد بررسی قرار می‌گیرند. مدل‌سازی احتراق سیال با محاسبه مقادیر اسکالر به کمک تابع چگالی جرم فیلتر شده (FMDF) حوزه دوم حل را تشکیل می‌دهد. در این بخش حل از روش لاگرانژی ذرات مونت‌کارلو و یک مکانیزم احتراق برای محاسبه مقادیر تابع چگالی جرم فیلتر شده استفاده می‌شود. در حوزه سوم معادلات لاگرانژی پاشش قطرات سوخت مایع مدل‌سازی شده و در یک ارتباط دو طرفه ممنتوم، جرم و انرژی با فاز گازی سیال قرار داده می‌شود. بدین جهت با توجه به حجم و دقت بالای محاسبات و نیز تمرکزی که بر روی مطالعه هندسه‌های پیچیده در این پروژه درنظر گرفته شده است، توسعه و تکمیل ابزاری مرتبه بالا جهت تبادل اطلاعات بین بلوک‌ها مدنظر قرار گرفته است. در این رساله ضمن تبیین هدف و انگیزه شبیه‌سازی و پیشینه پژوهش‌ها در این رابطه به بیان دقیق معادلات حاکم و ابزار عددی مورد استفاده پرداخته شده است. در ادامه با معرفی ابزار و الگوریتم محاسباتی و همچنین با شبیه سازی نمونه‌های مشابه آزمایشات تجربی و بررسی تناظر و سازگاری بین روش‌های LES و FMDF صحت مدل‌ها و ابزار مورد استفاده، اعتبارسنجی شده است. در بخش بعد با ترسیم و بحث بر روی نتایج بدست آمده، ضمن بررسی برخی مشخصه‌های موثر بر مسئله و اثر آنها بر حوزه حل، کارایی برنامه تهیه شده نشان داده شده است. در پایان نیز برخی مزایای این روش ذکر شده و پیشنهاداتی جهت ارتقاء و ادامه مطالعات بر تحقیق صورت پذیرفته ارائه گردیده است. کلید واژه‌ها: شبیه سازی گردابه‌های بزرگ، سوخت و احتراق، جریان دو فاز، روش FMDF.
- Abstract
- The complex interactions among turbulence, combustion and spray in semi-realistic combustion systems are modeled and simulated based on a recently-developed two phase Lagrangian-Eulerian-Lagrangian large eddy simulation with filtered mass density function (LES/FMDF) methodology. The model is applied here to high Reynolds number compressible turbulent reacting flows in a spray-controlled lean premixed dump combustor. It contains three interacting fields; The velocity field is obtained by A density-based, multi-block, computational model which has been developed for large eddy simulation (LES) of reacting and nonreacting, single- and multi-phase, compressible turbulent flows in generalized coordinate systems with a high-order compact finite difference method in Eulerian framework, where as the spray is modeled with a Lagrangian mathematical/computational method that allows two-way mass, momentum and energy coupling between phases. The subgrid gas-liquid combustion is modeled with a PDF-based two-phase subgrid combustion model, termed the filtered mass density function (FMDF) via grid-free Lagrangian Monte Carlo field for gaseous species and temperature. Consistency Check of LES and FMDF and comparison between Results and experimental data validate the modeling, numerical schemes and the code. Results which are shown and discussed, demonstrated performance of the method. Several cases are simulated by using different Parameters to check the effects of this parameters on the field. Suggestions for the future research mentioned at the final chapter. Keyword : Large eddy simulation, Spray combustion, Turbulence, FMDF
