مرکز منطقه ای اطلاع رساني علوم و فناوري - تحليل تجربي ناپايداري‌هاي ترمو- آكوستيكي و اندركنش مدهاي نوساني در شعله‌هاي پيش‌مخلوط رقيق با استفاده از تكنيك پردازش تصوير

چكيده فارسي :

مطالعه حاضر به بررسي برخي پديده‌هاي گذرا كه در زمينه ترموآكوستيك ناپايدار در يك محفظه احتراق با قدرت تقريبي 10 كيلووات در مقياس آزمايشگاهي روي مي‌دهد، مي‌پردازد. سوخت مورد بررسي متان با سرعت ورودي ثابت است و نسبت هم‌ارزي از 7/0 تا 0/87 تغيير مي‌كند. جريان احتراقي آشفته به دو صورت پيش‌مخلوط كامل و ناقص انجام شده است و شعله به وسيله چرخش حاصل از چرخاننده و جسم مانع، پايدار شده است. در اين تحقيق، از طريق گسترش طول پايين دست مجرا، نوسانات ترموآكوستيكي القا شده است و طيف‌هاي OH منتشر شده از شعله در فركانس 5 كيلوهرتز با استفاده از يك دوربين سرعت بالا، عكس‌برداري شده است. به‌طور هم‌زمان، نوسانات فشار در دو موقعيت مختلف در بالادست شعله اندازه‌گيري مي‌شود. شروع عكس‌برداري و اندازه‌گيري حداقل 30 ثانيه پس از آغازش شعله صورت مي‌گيرد. دامنه محدود (limit cycle) تك فركانس، در نسبت‌هاي همارزي كم و يا براي طول كوچك مجراي پايين‌دست مشاهده شد. هم‌چنين مشاهده شد كه با افزايش اندكي در نسبت هم‌ارزي يا افزايش طول مجراي پايين‌دست، مد دوم در طيف فشار ظاهر مي‌شود. مد دوم ايجاد شده در مقايسه با مد اول، فركانس كوچكتري دارد كه با زمان رشد كرده و در نهايت مد حاكم بر نوسانات مي‌شود. اين حالت در بيشتر موارد آزمايش شده، با بازگشت شعله به سمت بالادست جريان، همراه است. آناليز تصاوير OH نيز چنين رفتاري از شعله را نشان مي‌دهد. در طيف‌هاي OH انتگرال‌گيري شده، قله‌هايي شبيه به آنچه در طيف فشار مشاهده شد، وجود دارد. همچنين در اين نمودارها، قله‌هايي به‌صورت تركيب خطي از دو قله اصلي مشاهده شد. بررسي طيف‌هاي OH حاكي از آن است كه در ناحيه نزديك به پايه شعله و اطراف جسم مانع، اين طيف تنها داراي دو قله كم ارتفاع است. با گستردگي شعله به سمت پايين دست، تعداد و ارتفاع اين قله‌ها افزايش مي‌يابد. اين نوع رفتار در هر دو حالت پيش‌مخلوط كامل و ناقص مشاهده شد. اين رفتار نشان‌دهنده يك رفتار غيرخطي در طيف‌هاست. علاوه بر موارد گفته شده، اين تحقيق به‌دنبال يافتن پاسخ شعله به تحريك چندفركانسي از طريق يك روش پردازش تصوير جديد است. اين روش اين امكان را مي‌دهد تا رفتارهاي پيچيده‌تر و دقيق‌تري از شعله در شرايط مختلف بررسي شود و به درك بهتري از پديده‌هاي ترموآكوستيكي ناپايدار دست يافت.