ديناميك رژيم هاي شعله در احتراق رقيق هيدروژن-هوا در مقياس ميكرو

Dynamics of lean hydrogen/air flame regimes in micro scale combustion

در كار حاضر، رژيم هاي مختلف براي انتشار شعله پيش آميخته رقيق هيدروژن-هوا در يك كانال در مقياس ميكرو براي سرعت هاي ورودي مختلف بررسي شده است. مخلوط هيدروژن و هوا با نسبت هم ارزي 5/0 به يك كانال با ديوارهايي با شرط مرزي دماي غير يكنواخت وارد مي شود. با تغيير سرعت ورودي، سه رژيم خاموشي-اشتعال مكرر، پاياي متقارن و رژيم پاياي نامتقارن را در اين هندسه نشان مي دهد. در نزديكي حد شعله وري پايين، رژيم خاموشي-اشتعال مكرر ناشي از عدم برقراري تعادل بين مقياس زماني واكنش و مقياس زماني اقامت سيال در كانال مشاهده مي شود. در اين رژيم، جريان تحت تاثير دماي ديوار مشتعل مي شود و تحت تاثير دماي جريان خاموش مي شود. با افزايش سرعت ورودي رژيم هاي پاياي متقارن مشاهده مي شوند كه ناشي از برقراري تعادل بين مقياس هاي زماني واكنش و اقامت سيال مي باشد. اما مشاهده گرديد كه با افزايش سرعت ورودي، رژيم هاي متقارن ناپايدار شده و به شكل نامتقارن پايدار مي شوند. با بررسي نتايج به دست آمده، مي توان علت اغتشاشات ايجاد شده را به نفوذ ترجيحي گونه ها نسبت داد.

In the present work, the dynamics of lean (? =0.5) premixed hydrogen/air flames in a micro channel with prescribed wall temperature is studied. The investigation is carried out using the low Mach formulation of Navier-Stokes equations with detailed chemistry and molecular transport for different inflow velocity. Ignition-extinction repetitive, steady symmetry flame and asymmetric flame are observed as the inlet velocity increased. Close to lower flammability limit, ignition-extinction repetitive flame was observed duo to imbalance between chemical time scale and residence time scale. In this regime, the reacting flow is affected by high wall temperature and the extinction occurred by the flow temperature. Upon increasing the inlet velocity, symmetric flame can be observed due to the balance between time scales. It is observed that further increasing the inlet velocity would cause symmetry flame to become unstable because of presence of some perturbations in flow field. Based on the obtained results, it is suggested that the perturbations are created by preferential diffusion of species.