Skip to main content
SUPERVISOR
Mohsen DavazdahEmami,Mahmud Ashrafizadeh
محسن دوازده امامی (استاد راهنما) محمود اشرفی زاده (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Bayat
علی بیات

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1386

TITLE

Modeling of Mixture Fraction Variance in Turbulent Diffusion Flames
Calculation of Temperature and Species mass fractions is one of the most important concerns in solving combusting flows. In laminar diffusion flames, in order to calculate the exact values of Temperature and Species mass fractions, it is usual to define a parameter named mixture fraction which indicate the ratio of fuel mass to total fuel and oxidizer. In turbulent diffusion flames in addition to the mean mixture fraction, the mixture fraction variance also plays an important role in predicting the Temperature and Species mass fractions. Therefore finding appropriate models and equations to simulate these two parameters would be really helpful. In turbulent diffusion flames, important parameters such as velocity, temperature and species mass fractions act like random parameters. Study of these parameters requires appropriate averaging methods such as the Favre averaging method. In the turbulent regime, temperature and species mass fractions are functions of mean mixture fraction and its variance. The transport equation of mixture fraction variance includes terms representing the production and the dissipation of mixture fraction variance. The dissipation term in this equation needs modeling. There are two different ways to consider the effects of scalar dissipation rate. The first one is to develop a traort equation for this parameter. In order to write such equation many of scientists have tried to find the best coefficients for the equation. This method is very complicated because there are many terms in this equation. Therefore it is better to find another way to solve the problem.In the field of modelling there are two categories of sub-models. The first one which is called the Equal Scales model is based on the hypothesis that time and length scales of scalar are equal to time and length scales of fluid flow field. This model is one of the most applicable models and for years it has been used to calculate the scalar dissipation rate. The second one is the Non-Equal Scales model.In this model these scales are not necessarily equal.In the present study, these two models with different coefficients have been used to calculate the mixture fraction variance in three diffusion flames and the best coefficients for each flame have been presented. Besides, for the first time, a new model is proposed which is derived from the traort equation of mixture fraction dissipation rate. In this model,it is assumed that the diffusion and convection terms in the traort equation of the scalar dissipation, cancel out each other, therefore, the method is very similar to the algebraic Reynolds stress model.The results from this model have more accordance with the experimental data in comparison with the other models. Key words : Favre Averaging, Mean Mixture Fraction, Mixture Fraction Variance, Scalar dissipation rate, Diffusion, Equal Scales, Non-Equal Scales
محاسبه میدان دما و کسر جرمی گونه های حاصل از احتراق، یکی از اهداف اصلی حل جریان های احتراقی است. در شعله های دیفیوژن مغشوش، متغیرهای اصلی جریان مانند سرعت، دما و کسر جرمی گونه ها مانند کمیت های تصادفی عمل می کنند. در بررسی این کمیت ها، استفاده از تکنیک های متوسط گیری از جمله متوسط گیری فاوره بسیار حائز اهمیت است. در رژیم های مغشوش، دما و کسر جرمی گونه ها تابعی از کسر مخلوط متوسط و نوسانات کسر مخلوط می باشند. معادله حاکم بر نوسانات کسر مخلوط شامل جملاتی برای تولید و استهلاک نوسانات کسر مخلوط می باشد. جمله مربوط به استهلاک نوسانات کسر مخلوط در این معادله نیاز به استفاده از یک عبارت مناسب جهت مدل سازی دارد. هرچه این جمله دقیق تر مدل سازی شود، مقادیر محاسبه شده برای نوسانات کسر مخلوط صحیح تر خواهند بود. برای مدل سازی نرخ استهلاک اسکالر، تا کنون دو مدل ارائه شده است این دو مدل عبارتند از مدل مقیاس های معادل که از مساوی قرار دادن مقیاس زمانی و طولی اسکالر با مقیاس های زمانی و طولی میدان جریان سیال به دست می آید و نیز مدل مقیاس های غیر معادل که در آن، این مقیاس ها لزوماً دیگر با هم مساوی نیستند. در این پایان نامه این دو مدل با در نظر گرفتن ضرایب مختلف در آن ها برای حل سه شعله مختلف به کار گرفته شده است. در کنار این کار،در این پایان نامه برای اولین بار مدل جدیدی برای شبیه سازی نرخ استهلاک نوسانات کسر مخلوط و با استفاده ازمعادله انتقال حاکم بر این کمیت استخراج شد.در این روش فرض شده است که جملات مربوط به جابجایی و پخش در معادله انتقال حاکم بر نرخ استهلاک اسکالر با هم معادل هستند. این مدل در مقایسه با مدل های پیشین پارامترهای بیشتری را در فرمول بندی خود دارد. نتایج حاصل از اجرای کد کامپیوتری موجود به زبان فرترن نشان می دهد که توانایی این مدل در پیش بینی نوسانات کسر مخلوط در بسیاری از موارد از مدل های قبلی بهتر است. کلمات کلیدی: متوسط گیری فاوره، کسر مخلوط متوسط، نوسانات کسر مخلوط، نرخ استهلاک اسکالر، دیفیوژن، مقیاس های معادل ، مقیاس های غیر معادل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی