انتقال حرارت و بازده سوخت با تغییر سرعت ورودی هیدروژن، نسبت تعادل و نسبت طول محوری

مطالعات مدلسازی با مدل های مختلف آشفتگی برای ارزیابی عملکرد این مدل ها در شبیه سازی های احتراق میکرو با استفاده از یک کد دینامیکی محاسباتی در دسترس تجاری انجام شده است. مدل های آشفتگی که در این مطالعه اجرا شده اند، استاندارد k-ε، گروه رینرمالیزاسیون k-ε، ریلابیز k-ε و انتقال استرس رینولدز هستند. مدل کامپوزیت سه بعدی برای بررسی تاثیر مدل های مختلف آشفتگی بر رفتار احتراق و هواشناسی هیدروژن/هوا طراحی شده است. ارزیابی عملکرد این مدل ها با بررسی توزیع دمای دیواره بیرونی مشعل، دمای مرکز مشعل، سرعت، فشار، نوع و پروفیل های NOx انجام شد. طرح واکنش احتراق با ۹ گونه و ۱۹ مرحله توسط مدل مفهوم انحلال Eddy مدل سازی شد. نتایج به دست آمده از این مطالعه با داده های تجربی منتشر شده تایید شده است. نتایج عددی نشان داد که دو معادله مدل تلاطم نتایج شبیه سازی سازگار را با داده های تجربی منتشر شده با استفاده از روند و مقدار ارائه می دهند. مدل گروه رینرمالیزاسیون k-ε نتایج شبیه سازی سازگار را با داده های تجربی پیدا کرد، در حالیکه مدل استرس رینولدز برای پیش بینی ویژگی های جزئی فرایند احتراق رد شده بود. هیدروژن ساده ترین و فراوان ترین عنصر شیمیایی موجود است و می تواند به عنوان سوخت جایگزین مورد استفاده قرار گیرد [۱]. استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت، مزایای بسیاری را ارائه می دهد که شامل کاهش سطوح آلاینده ها و افت نشر گازهای گلخانه ای می شود. همچنین وابستگی به نفت خام را کاهش می دهد. هنگامی که هیدروژن در خالص ترین شکل آن استفاده می شود، تنها فرآورده با سوختن آب است. این بدان معنی است که نشر گازهای خروجی از قبیل CO، CO۲ و SOx می تواند حذف شود [۲]. تعداد قابل توجهی از محققان به بررسی عناصر احتراق و انتشار شعله های H۲/ هوا هم از لحاظ عددی و هم آزمایشگاهی پرداخته اند. گولیر و همکاران [۳] یک ست آپ تجربی برای بررسی اثر آشفتگی در رفتار احتراق مخلوط H۲/ هوا ساخته اند. آنها دریافتند که سرعت شعله به طور مستقیم با شدت آشفتگی متناسب است، اما حداکثر فشار احتراق به شدت آشفتگی غیر حساس است.