شبیه سازی عددی پایداری شعله متان-هوا در یک ریز مشعل

شبیه سازی جریان احتراقی در یک ریز مشعل با ابعاد زیر میلیمتری به کمک نرم افزار کامسول و حل معادلات حاکم بر دینامیک سیالات و همچنین معادله سینتیک شیمیایی تک مرحله ای متان-هوا در کنار هدایت حرارتی و اتلاف حرارتی از دیواره خارجی ریز مشعل، انجام شده است. در این مطالعه، اثر هدایت حرارتی دیواره و همچنین سرعت جریان ورودی بر پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج نقش اساسی و تعیین کننده هدایت حرارتی دیواره ریز مشعل بر پایداری شعله را نشان میدهد. دو عاملی که میتواند موجب خاموشی شعله در داخل یک ریز مشعل شود، اتلاف حرارتی زیاد به همراه سرعت جریان ورودی کم، یا سرعت جریان ورودی خیلی زیاد است. در واقع انرژی گرمایی پایین دست جریان احتراقی، به کمک هدایت حرارتی دیواره ریز مشعل به بالا دست جریان، میتواند نقش پیش گرم نمودن مخلوط احتراقی و پایدار نمودن شعله در داخل ریز مشعل را بازی کند. برای سیستمهایی با هدایت حرارتی بالا و اتلاف حرارتی کم، هدایت حرارتی دیواره مشعل، نقش کلیدی در موقعیت مکانی شعله، را دارد. سیستم های با اتلاف حرارتی زیاد و هدایت حرارتی بالا باعث انتقال موقعیت شعله به پایین دست شده و حتی میتواند موجب خاموشی شعله به علت سرد شدن آن گردد. البته سرعت جریان ورودی نیز نقش اساسی در موقعیت مکانی شعله و پایداری آن را دارد.