بررسي جريان القايي در هنگام آتش سوزي در مجاورت ديوار عمودي آتش گير به روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ

Large Eddy Simulation of Fire-induced Flow behind a Combustible Vertical Wall

در اين مقاله، رفتار نوساني و متوسط زماني آتش سوزي در مجاورت ديوار عمودي و جريان القايي آن در حالت سه-بعدي و ناپايا به روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ بررسي شده است. به منظور افزايش دقت محاسبه لزجت اغتشاشي، از مدل يك معادله اي براي اعمال اثرات زيرشبكه استفاده شده است. مدل سازي احتراق بر مبناي احتراق غير پيش آميخته و با استفاده از مدل اصلاح شده اتلاف گردابه براي روش شبيه سازي گردابه هاي بزرگ و مدل سازي تابش به روش جهات گسسته صورت گرفته است. دو ميزان نرخ حرارت آزادشده 36 و 54 كيلووات در حالت بزرگ مقياس ارزيابي شده است. مقايسه مقادير متوسط زماني دما و سرعت حاصل از مطالعه حاضر با نتايج تجربي نشان مي‏دهد كه روش استفاده شده تغييرات دما و سرعت را در مجاورت ديوار با تخمين قابل قبولي محاسبه مي كند، اما به طور كلي در فواصل نزديك به ديوار خطاي تخمين دما و سرعت افزايش مي يابد. بررسي رفتار نوساني آتش نشان مي‏دهد كه دامنه تغييرات سرعت عمودي لحظه اي با دورشدن از ديوار در راستاي عمود بر آن كاهش مي يابد. علاوه بر آن، شدت نوسانات در راستاي موازي با ديوار با دورترشدن از ناحيه تشكيل شعله به شكل قابل ملاحظه اي افزايش مي‏يابد.

Large eddy simulation (LES) is performed to investigate oscillation behavior and time-averaged values of the fire behind a vertical wall. One-Equation sub-grid scale (SGS) model is used for turbulent closure. The combustion is assumed to be non-premixed. Also, modified eddy dissipation concept (EDC) and discrete ordinate methods (DOM) are used for incorporating combustion and radiation, respectively. The models are applied for the total heat release rate (HRR) of 36 kW and 54 kW. The numerical results are validated against experimental measurements. The time-averaged temperature and velocity are in a good agreement with the experiments. Generally, the accuracy of the predictions reduces considerably near the wall surface. The oscillating behaviors of the simulated quantities show the three-dimensional and asymmetric nature of the induced flow. In addition, the amplitude of the vertical velocity fluctuation reduces with increase in normal distance from the vertical wall. This fluctuation increases with increase in the height from the area where the fuel is burning.