مدل سازی نوسانات کسر مخلوط در شعله های دیفیوژن مغشوش

هدف عمده از حل مسائل احتراقی، یافتن میدان دما و کسر جرمی گونه ها (اعم از گونه های اولیه، میانی یا نهایی) است. در شعله های دیفیوژن آرام ،برای تخمین دقیق میدان دما و کسر جرمی گونه ها، کمیتی تحت عنوان کسر مخلوط معرفی می شود. درحالی که در شعله های دیفیوژن مغشوش، علاوه بر کسر مخلوط (متوسط کسر مخلوط)، نوسانات کسر مخلوط نیز نقش برجسته ای ایفا می کند. به همین دلیل پیش بینی دقیق مقادیر دما و کسر جرمی گونه ها در شعله های مغشوش، منوط به استفاده از مدل ها و معادلات بسیار دقیقی برای تعیین کسر مخلوط متوسط و نوسانات کسر مخلوط 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. تلاش های زیادی در زمینه یافتن مقدار صحیح این کمیت صورت گرفته است. این تلاش ها در دو شکل عمده انجام شده است. یکی در زمینه استخراج معادله انتقال جداگانه ای برای نرخ استهلاک اسکالر و حل آن و دیگری استفاده از مدلی مناسب برای جایگزینی نرخ استهلاک اسکالر در معادله نوسانات کسر مخلوط. در زمینه معادله انتقال چندین معادله با ضرایب مختلف استخراج و حل شده است اما حل این معادلات به دلیل پیچیدگی و نیز زمان بر بودن آن مناسب به نظر نمی رسد. 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.