بررسی تحلیلی اثر تغییر شدت چرخش جریان هوای ورودی بر رفتار دینامیکی جریان، دما و شار گرمایی تابشی مشعل هارول

در پژوهش حاضر اثر تغییر شدت چرخش جریان هوای ورودی به محفظه احتراق استاندارد هارول، بر الگوی جریان، توزیع دما، شار گرمایی تابشی و همچنین آلاینده NO مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به تاثیر چرخش بر رفتار دینامیکی جریان از رابطه جدیدی که مبتنی بر مولفه­های مماسی و محوری سرعت جریان است برای تعیین و تحلیل عدد چرخش استفاده شده است. همچنین محاسبات واکنش­های شیمیایی احتراق با استفاده ازEddy Dissipation Model  و محاسبات جریان سیال و انتقال گرمای تابشی با استفاده از مدل­های k-ɛ standard و P-1 صورت گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده در تحقیق حاضر با نتایج تجربی موجود، بیانگر تطابق بسیار بهتر حل حاضر نسبت به تحقیقات مشابه است. نتایج نشان می­دهد که افزایش عدد چرخش هوای ورودی از 0/0 تا 6/0 با ایجاد و تقویت ناحیه گردابه داخلی در هسته مرکزی کوره باعث مکش محصولات احتراق به درون این ناحیه و ترکیب آنها با مخلوط سوخت و هوا و در نتیجه بهبود راندمان احتراق و حذف نقاط متمرکز دما بالا به عنوان منبع اصلی تشکیل آلاینده NO می­گردد. همچنین افزایش عدد چرخش به دلیل پخش جریان در راستای شعاعی و افزایش سطح تبادل حرارتی شعله، به رغم کاهش دمای حداکثر شعله، شار گرمایی تابشی متوسط شعله را به میزان %3/31 افزایش و آلاینده NO را به میزان 6/58% کاهش می­دهد.