  جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه کارشناسی ارشد جناب آقای سید احمد رضا صالحی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "مدل‌سازی احتراق قطره سوخت مایع تحت شرایط نزدیک نقطه بحرانی" در تاریخ ۱۴۰۴/۰۳/۲۱ ساعت ۱۳:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.
چکیده
احتراق قطرات سوخت مایع یکی از پدیده‌های اساسی و در عین حال پیچیده در حوزه مهندسی به‌شمار می‌رود که نقشی حیاتی در عملکرد سامانه‌های حرارتی و پیشرانشی، از جمله موتورهای احتراقی، توربین‌ها، راکتورها و موتورهای جت ایفا می‌کند. در همین راستا، هدف از این پژوهش، مدل‌سازی عددی فرآیند گذرای تبخیر و احتراق یک قطره منفرد سوخت تک‌جزیی تحت شرایط دمای زیاد، فشار اتمسفریک، محیط ساکن و گرانش صفر است. بدین منظور، معادلات بقای گونه، مومنتوم و انرژی در فاز گاز و معادله بقای انرژی در فاز مایع به‌صورت عددی و با رویکرد حجم محدود و روش کاملاً ضمنی حل شده‌اند. همچنین، خواص ترموفیزیکی به‌صورت تابعی از دما تعریف شده‌اند و در طول زمان و مکان تغییر می‌کنند. از سوی دیگر، واکنش شیمیایی سوخت نیز با بهره‌گیری از یک واکنش کلی در مدل لحاظ شده است. به‌منظور اعتبارسنجی، نتایج حاصل برای سوخت هپتان در فرآیند تبخیر خالص با داده‌های تجربی در بازه‌ی دمایی ۴۷۰ تا ۷۴۰ کلوین و در فرآیند احتراق با داده‌های عددی در بازه‌ی دمایی ۱۲۰۰ تا ۱۶۰۰ کلوین مقایسه شده‌اند. اثر دمای محیط، قطر اولیه قطره، و همچنین ترکیب گاز محیط بر فرآیند تبخیر یا سوزش بررسی شده و تغییرات قطر قطره، نرخ متوسط تبخیر یا سوزش، دما و محل استقرار شعله به دست آمده‌اند.
نتایج نشان می‌دهند که اثر افزایش دما بر نرخ سوزش، حدود ۳ درصد بیشتر از اثر افزایش قطر اولیه ارزیابی شده است. از طرفی، افزایش دمای اولیه سطح قطره به‌دلیل کاهش مدت زمان گرمایش، موجب کاهش زمان پایان عمر قطره شده، ولی تأثیر محسوسی بر دمای شعله و مکان تشکیل آن ندارد. علاوه بر این، با افزایش سه‌برابری غلظت اکسیژن در هوا، دمای شعله بیش از ۱۰۰۰ کلوین افزایش یافته و شعله در شعاع‌هایی بسیار نزدیک به سطح قطره شکل می‌گیرد. در مقابل، افزایش غلظت اولیه کربن دی‌اکسید اثری معکوس نسبت به اکسیژن داشته و موجب تضعیف شعله می‌گردد.
واژه‌های کلیدی: تبخیر، اشتعال، احتراق قطره، سوخت مایع، هپتان، شعله، مدل‌سازی. |
