مدل سازي شتاب‌گيري شعله‌ در انفجار ابر گازي در مقياس بزرگ به وسيله‌ مدل احتراقي تركيبي جديد

Large Scale Flame Acceleration Modeling by a New Combined Combustion Model

در انفجار ابر گازي، به دليل همراه شدن پديده انتشار شعله و ميدان جريان آشفته، كه بر اثر وجود موانعي در مسير انتشار شعله ايجاد مي‌شود، چين و چروك‌هايي با ابعاد مختلف در جبهه‌ شعله ايجاد مي‌شود. به دليل بر هم‌كنش شعله-گردابه، نرخ گسترش شعله و افزايش فشار تشديد مي‌شود. چالش اساسي در مدل سازي اين پديده چگونگي محاسبه‌ سرعت سوزش آَشفتگي است. در اين مقاله از تركيب دو روش معادله‌ انتقال چروكيدگي سطحي شعله و SCOPE3، كه براي محاسبه‌ چگالي سطحي شعله در انفجار ابر گازي در مقياس بزرگ ارايه شده است، استفاده شده است. روش SCOPE3 به دليل درنظرگرفتن نقش آَشفتگي هاي بالا، توانايي مدل سازي انفجار ابر گازي در حضور موانع زياد را داراست. از اين رو، نتايج عددي حاصل از تركيب معادله‌ انتقال چروكيدگي سطحي شعله و SCOPE3، مقدار بيشينه فشاري و زمان رسيدن به آن را در شبيه‌سازي انفجار ابر گازي در مقياس بزرگ بسيار خوب پيش‌بيني مي‌كند.

In a vapor cloud explosion, flame propagation phenomenon and turbulence flow field occur simultaneously. At the same time, the existence of obstacles in the flame propagation direction, leads to wrinkling of the flame front. The mechanism of flame wrinkling phenomenon occurs due to the effect of the flame-vortex interactions. Large scale vortices deform the flame front and increase its surface area. Increasing flame surface area ends in an increase of burning velocity and intensification of pressure build-up. The major challenge in modeling of large scale vapor cloud explosion is calculation of turbulent flame speed. In this paper a combined model of Wellerʹs wrinkling factor transport equation and SCOPE3 model was utilized to calculate this parameter. The SCOPE3 model considers high intensity turbulence. Therefore,the combined model is suitable for modeling of the vapor cloud explosion in presence of significant obstacles. Numerical results also confirm the ability of this model to accurately predict pressure history