جلسه دفاع پیشنهادیه رساله دکتری (آقای مجید کاظمی اسفه)

موضوع: بررسی عددی-تجربی و مطالعه ­ی پارامتریک یک انژکتور نوسانی-چرخشی نوین به منظور بهبود الگوی پاشش سوخت 

ارائه دهنده: مجید کاظمی اسفه

اساتید راهنما: دکتر مهدی نیلی احمد آبادی، دکتر رامین کوهی کمالی

اساتید داور: دکتر احمد سوهانکار، دکتر محمدرضا توکلی نژاد، دکتر امین موسایی

چکیده

نوسانگرهای جریان سیال بر پایه‌ی اثر کواندا، بازگشت جریان از کانال‌های بازخورد و اندرکنش ناپایداری‌های لایه‌ی برشی و گردابه‌ها، قادرهستند تا جریان نوسانی پیوسته‌ای در خروجی تولید کنند. سادگی ساختار، استحکام مکانیکی و نبود قطعات متحرک، این نوسانگرها را به سامانه‌هایی قابل اعتماد، بادوام و مناسب برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است. طراحی بهینه‌ی نوسانگر جریان سیال نیازمند ایجاد تعادلی دقیق میان هندسه‌ی محفظه‌ی اختلاط، کانال‌های بازخورد و دینامیک جریان است تا اثر کواندا و تشکیل متناوب گردابه‌ها به شکلی هماهنگ، موجب نوسان هارمونیک جت خروجی شود. استفاده از چنین نوسانگرهایی در فرآیند اختلاط سوخت و هوا می‌تواند از طریق مکانیسم‌هایی مانند تولید گردابه‌های پویا، افزایش برش و تحریک اغتشاشات جریان، سطح تماس میان سوخت و اکسیدکننده را افزایش داده و در نتیجه به بهبود کیفیت اختلاط و احتراق منجر شود. هدف این پژوهش، ارائه و ارزیابی یک انژکتور نوین پاشش سوخت است که بتواند به‌طور همزمان جریان نوسانی و چرخشی در محفظه‌ی احتراق ایجاد کند. در این طرح، یک نوسان‌ساز گردابه‌مبنا پیش از چرخاننده قرار می‌گیرد تا الگوی جریان خروجی انژکتور را  بهبود دهد. عملکرد این سامانه با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی و آزمون‌های تجربی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. در بخش نخست پژوهش، با بهره‌گیری از طراحی آزمایش (DOE) و حل عددی تک‌فاز معادلات URANS، اثر متغیرهای هندسی نوسان‌ساز شامل طول نوسان‌ساز، عرض گلوگاه‌ها، موقعیت گلوگاه میانی، حجم محفظه‌های اولیه و ثانویه، و عرض کانال بازخورد، همچنین متغیرهای هندسی کانال اتصال‌دهنده‌ی نوسان‌ساز و چرخاننده مانند طول، زاویه و شکل هندسی آن، به‌صورت پارامتریک بر شاخص‌هایی چون زاویه و ممنتوم جت خروجی، هارمونیک بودن نوسان و یکنواختی میدان سرعت بررسی خواهد شد. در بخش دوم، عملکرد انژکتور نوسانی-چرخشی بهینه‌شده در فرآیند اختلاط دوفازی سوخت و هوا تحلیل می‌شود. انتخاب مدل معتبر شبیه‌سازی دو فازی به منظور تحلیل پیچیده‌ی جریان نوسانی نوسانگر در کنار جریان چرخشی انژکتور، در ادامه‌ی مسیر پژوهش تعیین خواهد شد. در پایان، پارامترهای مؤثر در فرآیند اختلاط نظیر الگوی پاشش، اندازه‌ی قطرات، زاویه‌ی جت خروجی و یکنواختی پاشش اندازه‌گیری شده و برای اعتبارسنجی نتایج عددی و ارزیابی نهایی عملکرد انژکتور نوسانی-چرخشی بهینه‌شده به کار گرفته خواهند شد.

کلمات کلیدی: نوسانگر جریان سیال، انژکتور نوسانی-چرخشی، بهبود اختلاط، جریان دوفازی، تست تجربی، معادلات URANS