جلسه دفاع از پایان‌نامه: آقای محمد حسین جعفری کلینجی، گروه آموزشی تبدیل انرژی

خلاصه خبر: بررسی عددی خاموشی شعله با اسپری آب به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

  • عنوان: بررسی عددی خاموشی شعله با اسپری آب به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ
  • ارائه‌کننده: آقای محمد حسین جعفری کلینجی
  • استاد راهنما: دکتر هادی پاسدار
  • استاد ناظر داخلی اول: دکتر کیومرث مظاهری
  • استاد ناظر خارجی اول: دکتر احسان هوشفر
  • نماینده تحصیلات تکمیلی: دکتر کیومرث مظاهری
  • مکان: سالن 351
  • تاریخ: 97/11/09
  • ساعت: 14:00

چکیده:شبیه سازی پدیده های آتش سوزی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) پیشرفت قابل‌توجهی در 20 سال گذشته داشته است. بااین‌حال بررسی خاموشی شعله همچنان یک چالش برای مدلسازی احتراق و بهویژه مدلسازی آتش است. این پایان نامه با استفاده از کد فایرفوم (fireFoam) انجام‌شده است که یک کد پیشرفته برای مدلسازی آتش با شبیه سازی گردابههای بزرگ و بر اساس یک نرم افزار منبع باز (openFoam) است. در این پایان‌نامه ابتدا به کمک روش شبیه‌سازی گردابه های بزرگ رفتار آتش استخری بزرگ مقیاس با توان حرارتی 14 و 45 کیلووات برای سوخت متان مورد بررسی قرارگرفته است. به‌منظور بررسی کارایی مدل‏ های زیرشبکه مختلف در مدل‌سازی آتش استخری، دو مدل احتراقی اضمحلال گردابه و شیمی بسیار سریع با دو مدل زیر شبکه اغتشاشی یک‌معادل ه‏ای و اسماگورینسکی و سینتیک یک‌مرحله‌ای مورد ارزیابی قرارگرفته شده است. نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی با نتایج تجربی مطابقت خوبی داشته و میانگین دمایی و سرعت برای سه ناحیه شعله پایدار، متناوب و پلوم حرارتی ارزیابی‌شده است. علاوه بر آن با استفاده از تحلیل فرکانسی بر روی نتایج دما و سرعت، رفتار گذرای آتش مورد بررسی قرار گرفت. همچنین منحنی آبشار انرژی برای هندسه مورد بررسی استخراج شد که نشان از دقت شبیه سازی گردابههای بزرگ استفاده‌شده در تعیین رفتار آتش و پلوم حرارتی آن است. سپس به بررسی تعامل میان اسپری و آتش معادل شده با جریان گرم پرداخته و قطر قطرات اسپری و سرعت و دبی جریان برای دو حالت با و بدون جریان گرم با نتایج تجربی مقایسه شده است. در انتها به بررسی خاموشی شعله بر اساس معیار دامکولر بر پایه کسر جرمی مخلوط سوخت و هوا برای متان و مدل احتراقی شیمی بسیار سریع پرداخته‌شده است و نتایج برای حالت‌های مختلف دبی اسپری ارائه‌شده است. بعد از مدل‌سازی شعله و اسپری به بررسی مدل خاموشی بر اساس معیار عدد دامکولر پرداخته‌شده است. مدل خاموشی بر پایه کسر مخلوط جرمی در فایرفوم نسخه 5 اعمال شده است. برای دو حالت اسپری با دبی 2 گرم بر ثانیه و 18 گرم بر ثانیه نتایج نرخ حرارت آزادشده و نرخ حرارت جذب‌شده توسط اسپری ارائه‌شده است که در حالت دبی 18 گرم بر ثانیه منجر به خاموشی شعله می‌شود. در حالت دبی 2 گرم بر ثانیه به دلیل کم بودن مقدار آب و نرخ تبخیر، گرما به‌اندازه کافی از آتش گرفته نمی‌شود ولی در حالت دبی 18 گرم بر ثانیه اسپری، شعله بعد از چند ثانیه کاهش دما و نرخ حرارت آزادشده داشته و با تبخیر قطرات خاموشی شعله صورت می‌گیرد. دمای صفحه مرکزی و غلظت اکسیژن برای دو حالت آورده شده که دما کاهش‌یافته و غلظت اکسیژن به دلیل افزایش غلظت بخار آب کاهش می‌یابد. مدل به‌خوبی خاموشی در اثر جذب حرارت اسپری و تبخیر قطرات را نشان می‌دهد و کاهش غلظت اکسیژن را شبیه سازی می‌کند.
کلمات کلیدی: شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ، آتش استخری، مدل شیمی بسیار سریع، مدل زیر شبکه‌ی‏ یک‌معادل ه‏ای، عدد دامکولر، اسپری آب، مدل کسر مخلوط


1 بهمن 1397 / تعداد نمایش : 1441