حل تحليلي و بررسي رفتار شعله در احتراق پيش مخلوط جريان متقابل ميكرو ذرات آلومينيوم

Analytical Solution and Investigating of the Characteristics of Flame in the Premixed Counterflow Combustion of Micro Aluminum Particles

احتراق ذرات جامد از دو جنبهايمن سازي صنايع مرتبط با ذرات جامد و بهينه سازي احتراق در پيشران هاي سوخت جامد حائز اهميت مي باشد. در اين پژوهش اثر نرخ كرنش بر احتراق پيش مخلوط جريان متقابل ذرات آلومينيوم مورد بررسي قرار گرفته است. معادلات انرژي درحالت احتراق جريان متقابل ذرات استخراج و سپس بي بعدسازي و به صورت تحليلي حل شده اند. نمودار مكان و ضخامت شعله و همچنين دماي احتراق برحسب نرخ كرنش براي اندازه هاي مختلف ذرات سوخت جامد ارائه گرديده است. درنتيجه اين پژوهش مشخص گرديد كه با افزايش نرخ كرنش و كاهش قطر ذرات ضخامت شعله كاهش مي يابد. همچنين مشخص شد كه مكان شعله با كاهش نرخ كرنش و قطر ذرات از مركز تقارن دورتر خواهد شد و كاهش نرخ كرنش سبب افزايش دماي احتراق مي گردد. نتايج بدست آمده در اين بررسي به خوبي با كارهاي تجربي و فيزيك حاكم بر احتراق ذرات آلومينيوم مطابقت دارد.

Today, aluminum powder is a widely used in solid propellants, explosives, and pyrotechnics to increase its power. In this study, an analytical investigation of counterflow premixed flame of micro aluminum particles carried out. For this purpose, continuity and energy conservative equations obtained by using of the definition of strain rate for counterflow combustion of metal particles and then analytically solved. Variation of burning rate via particles diameter is obtained and compared with the experimental results of the others references which showed good accurate. Variations of the flame location, flame thickness and combustion temperature with strain rate for deferent particles diameters are presented. Current results showed that with decreasing flame distance from origin and particles diameters and also increasing of strain rate, the flame thickness is decreased. Also it is found that in the counterflow combustion of aluminum particles, the flame location with decreasing the strain rate and the particles diameters moves away from the symmetry wall, combustion temperature increases and location of flame transfers to the higher velocity field of flow.