تحليل صداي حاصل از احتراق با تغيير سرعت ورودي محفظه در شعله پيش‌مخلوط مغشوش رقيق

از مهم‌ترين مشكلاتي كه در سه دهه اخير در توربين‌هاي گازي مشاهده شده، ناپايداري احتراق به علت رقيق‌سازي مخلوط سوخت و هوا است. ناپايداري احتراق در نتيجه تأثير متقابل بين فرآيند احتراق و فرآيندهاي ديناميكي جريان در محفظه پديد مي‌آيد. عوامل متعددي در ايجاد ناپايداري احتراق مؤثرند، از جمله عوامل كه امروزه به عنوان چالشي اساسي در اين زمينه مطرح است، امواج آنتروپي هستند. امواج آنتروپي به‌عنوان نواحي داغ در حال حركت با اينرسي جريان شناخته مي‌شوند. هدف مطالعه حاضر، بررسي اثر جريان آشفته و انتقال حرارت بر امواج آنتروپي با تغيير سرعت ورودي جريان و شرايط مرزي گرمايي ديواره‌هاي محفظه احتراق به‌وسيله شبيه‌سازي عددي است. از نرم‌افزار كدباز OpenFOAM براي شبيه‌سازي عددي استفاده مي‌شود. براي تحريك آكوستيكي جريان، سرعت ورودي به صورت سرعت نوساني با دامنه‌ها و فركانس‌هاي مختلف اعمال خواهد شد. با توجه به اهميت شبيه‌سازي دقيق جريان‌هاي آشفته احتراقي در حضور تحريكات آكوستيكي بدليل اثر آكوستيك بر ساختارهاي آشفتگي، در مطالعه حاضر از LES استفاده مي‌شود. هم‌چنين به‌منظور درنظر گرفتن اثرات تراكم‌پذيري در احتراق، مدل تراكم‌پذير احتراقي فليملت ولر براي شبيه‌سازي جريان احتراقي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. نتايج حاصل از شبيه‌سازي نشان مي‌دهد بيشترين مقدار اضمحلال و پراكندگي موج آنتروپي در فركانس تحريك رخ مي‌دهد. فركانس تحريك، فركانس تعيين‌كننده سيستم است و انرژي عمده سيستم در آن حضور دارد و تحت بيشترين اثرات هيدروديناميكي قرار مي‌گيرد. با افزايش فركانس تحريك، درصد اضمحلال و پراكندگي موج آنتروپي افزايش يافت، ازاين‌رو، احتمال حضور اين امواج در فركانس‌هاي كوچك‌تر بيشتر است. با افزايش فاصله از بالادست جريان، اضمحلال و پراكندگي موج آنتروپي افزايش يافت. مشاهده شد با افزايش سرعت ورودي از ميزان اضمحلال و پراكندگي موج آنتروپي كاسته و بر اندازه موج آكوستيكي بازتاب شده و صداي آنتروپي افزوده خواهد شد. نتايج نشان داد زماني‌كه شرط مرزي ديواره از آدياباتيك به انتقال حرارت همرفتي تغيير پيدا مي‌كند، اثرات انتقال حرارت همرفتي بر ديواره‌ها موجب تخريب بيشتر موج در محفظه مي‌شود.