بررسي عددي تاثير ميدان مغناطيسي بر رفتار شعله غير پيش آميخته متان

Numerical Investigation of Magnetic Field Effect on the Non-Premixed Methane Flame Behavior

در اين مقاله به بررسي عددي تأثير ميدان مغناطيسي با گراديان‌هاي كاهشي و افزايشي بر رفتار شعله غير پيش‌آميخته آرام متان پرداخته شده است. به‌منظور بررسي تأثير ميدان مغناطيسي، از مدل احتراقي آرنيوسي و همچنين سينتيك يك‌ مرحله‌اي متان-هوا براي شبيه‌سازي استفاده شده است. نتايج به دست آمده از شبيه‌سازي با نتايج تجربي مطابقت خوبي داشته و دماي شعله ارزيابي شده است. نتايج بدست آمده نشان دهنده تغيير شكل شعله و افزايش دماي آن تحت تاثير گراديان ميدان مغناطيسي است. با قرارگيري شعله در ميدان مغناطيسي، در دو حالت گراديان كاهشي و افزايشي، دماي شعله، افزايش و ارتفاع شعله كاهش مي‌بابد. با اعمال ميدان مغناطيسي گراديان كاهشي، دماي بيشينه در بالاي مشعل از ارتفاع 4.5 ميلي متر و در حالت بدون ميدان به ارتفاع 2.5 ميليمتر مي‌رسد، در حالي كه تحت تأثير ميدان مغناطيسي گراديان افزايشي اين مقدار 4 ميلي متر است كه نشان‌دهنده كاهش ارتفاع شعله نيز است. تغييرات رفتار شعله در حالت ميدان با گراديان كاهشي مشهودتر است. ميدان مغناطيسي در كاهش كسر جرمي متان نسوخته و محصولات احتراق در طي فرآيند احتراق موثر است. در حالت گراديان كاهشي و افزايشي، متان نسوخته نسبت به حالت بدون ميدان به ترتيب 99 و 52 درصد كاهش مي‌يابد.

In this paper, the effect of the magnetic field with decreasing and increasing gradients on the non-premixed methane flame has been investigated. To examine the impact of the magnetic field, Arrhenius combustion model and the one-stage methane-air mechanism have been used for simulation. The simulated results of the flame temperature are in a good agreement with experimental measurements. Results show the flame deformation and its temperature increase is affected by the magnetic field gradient. By applying the flame in the magnetic field with decreasing and increasing gradients, the flame temperature increases, and the flame height decrease. By using a decreasing gradient magnetic field, the maximum temperature at the top of the burner reaches a height of 4.5 mm and in the absence of field, position at the height of 2.5 mm. While under the influence of increasing gradient magnetic field, this value is 4 mm, indicating a decrease in the height of the flame. These changes are more evident in the area with a decreasing gradient. The magnetic field effects on methane and combustion products mass fraction's decrease. In decreasing and increasing gradients, unburned methane declined respectively 99% and 52% in comparison with no field.