شبيه سازي احتراق مدفون در محيط متخلخل به روش FGM

Submerged Flame in Porous Media: A Numerical Study by Using FGM

در اين پژوهش روشي به نام توليد فليملت از منيفولد (FGM) معرفي شده است كه تركيبي از دو روش كاهش سينتيك، يعني روش فليملت و روش منيفولد است. در اين روش شعله چند بعدي بصورت مجموعه اي از شعله هاي يك بعدي در نظر گرفته شده است (روش فليملت) و ساختار شعله توسط تعداد محدودي متغير كنترلي تعيين مي گردد (روش منيفولد). متغيرهاي ترموشيميايي در يك بانك داده ذخيره شده و در شبيه سازي شعله استفاده مي شوند. در طول شبيه سازي معادله متغيرهاي پيشرو نيز حل مي شود. در اين مطالعه بمنظور دقت سنجي اين روش، از يك مشعل يك بعدي شعله پايدار استفاده شده و نتايج حاصل دو شبيه سازي جريان واكنشي با روش هاي سينتيك جزئي و روش حاضر مقايسه شده است. در مرحله بعد روش FGM براي شبيه سازي شعله مدفون در محيط متخلخل بكار گرفته شده و نتايج بدست آمده از شبيه سازي كه شامل نمودارهاي دماي دو فاز گاز و جامد است، با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شده است. اين تحقيق نشان مي دهد كه استفاده از روش FGM در مقايسه با روش سينتيك جزئي تا چه اندازه داراي دقت بوده و زمان انجام شبيه سازي احتراق را تا چندين برابر مي تواند كاهش مي دهد.

In this study a new method for computation of reacting flow in porous media is presented، which can be considered as a combination of two existing reduced chemistry approaches i.e. the flamelet and manifold approach، to speed up flame calculations. This method، referred to as the Flamelet-Generated Manifold (FGM) method، shares the idea with the flamelet approaches that a multi-dimensional flame may be considered as a set of one-dimensional flames. The thermo-chemical variables are stored in a database، which can be used in subsequent flame simulations. During flame simulation، conservation equations have to be solved for the controlling variables only. Test results of a two-dimensional methane/air flame shows that detailed chemistry computations are reproduced very well by using FGM with only one progress variable، apart from the enthalpy to account for energy losses. Using the FGM method، the computation time has been reduced several times in simulating flames، demonstrating the enormous potential of the method. Submerged flames within a porous medium simulated to show the applicability of presented method in predicting reacting flow in variable enthalpy problems. The predicted solid and gas temperatures are comparable to experiment، demonstrating the ability of the FGM method.