Experimental and numerical studies on lean turbulent premixed flames
Fakir önkarışımlı türbülanslı alevlerin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
- Tez No: 856765
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET YOZGATLIGİL, PROF. DR. İSKENDER GÖKALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Artan enerji verimliliği ve yanma ürünü olan emisyonların azaltılması talepleri, yakıcı tasarımlarında katı gereksinimler oluşturmaktadır. Emisyon azaltma zorunluluğu, bir çözüm olarak hidrojenin (yakıt ve enerji taşıyıcısı olarak) kullanılabileceğini işaret etmektedir. Hidrojen, karbon bazlı yakıtlara ilave edildiğinde karbon emisyonlarını azaltsa da, yüksek alev yayılma hızları, azalan ani alev kalınlığı, artan alev geri tepme riskleri, azalan ortalama alev boyutları, artan alev sıcaklığı ve sıcaklığa bağlı olarak artan NOx emisyon potansiyeli gibi birçok olumsuz etkisi de bulunmaktadır. Bu özellikler, geleceğin yakıtı olarak hidrojen karışımlarının ayrıntılı araştırmasını gerekli kılmaktadır. Fakir önkarışımlı alevlerin uygulamaları verimli ve temiz yanma için kullanılabilecek bir diğer yöntemdir. Bununla birlikte, bu yanma koşulları alev kararsızlığı sorununu ortaya çıkarmaktadır; bu nedenle, tasarım noktalarının alev özellikleri açısından tahmin edilmesi son derece önemlidir. Geliştirdiğimiz deney düzeneği bu tür araştırmaların yapılmasına olanak sağlamaktadır. Deney düzeneğinin ana elemanları yüksek basınçlı yanma odası ve, ön karışımlı Bunsen tipi türbülanslı yakıcıdır. Bu tezde esas olarak OH* ve CH* kemilüminesans ve lazer kaynaklı Mie Saçılma tekniklerini kullandık. Çeşitli karışım bileşimleri (eşdeğerlik değerleri) ve hidrojen katma oranlarına sahip doğalgaz-hava önkarışımlı yakıtlar kullanılarak atmosferik basınç altında türbülanslı yakıt-fakir alevler için deneyler ve sayısal hesaplamalar yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sayesinde alevlerin anlık topolojileri (anlık alevlerin zamansal ve mekansal dinamiği, anlık alev kıvrımlarının istatistiksel dağılımı) belirlenmiş ve bu değerler kullanılarak alevin ortalama parametrelerine ulaşılmıştır (alev ortalama yüksekliği, alevin ortalama kalınlığı, türbülanslı alevin ilerleme hızı). Deneysel çalışmalara paralel olarak yapılan sayısal benzetimlerde, Büyük Girdap Simülasyonu (Large Eddy Simulation) hesaplamaları yapılmış ve elde edilen alev ortalama özellikleri deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Combustion emissions mitigation requirements and increased energy efficiency demands pose stringent conditions on the design of new combustors. Emission requirements indicate the use of hydrogen (as fuel and energy carrier) as a potential solution. Although hydrogen decreases carbon emissions when substituted with carbon-based fuels, it has many peculiarities, such as higher flame propagation velocities, reduced instantaneous flame thickness, increased flame flashback risks, reduced average flame dimensions, increased flame temperature, and increased NOx emissions potential due to higher flame temperatures. These characteristics justify the detailed investigation of hydrogenated mixtures. Another way to reach efficient and cleaner combustion is to use lean premixed fuels.. However, lean premixed combustion faces the problem of flame instability; therefore, predicting the design points in terms of flame properties is crucial for better combustor designs. The experimental facility we developed permits such investigations. The system comprises a high pressure combustion chamber, a turbulent premixed flame burner. The optical diagnostics used are OH* and CH* chemiluminescence and laser induced Mie Scattering tomography technics. Turbulent lean premixed flames under atmospheric pressure for various hydrogen + natural gas + air mixtures are experimentally and numerically investigated. The main premixed turbulent flame parameters we determined concern the instantaneous and average flame topology (such as the turbulent flame brush thickness, flame height, and flame curvature distributions) from which we deduced global combustion parameters such as the turbulent flame propagation speed. In addition, Large Eddy Simulation computations by employing various calculation methods are performed. The numerical results are compared with the experiments.
Benzer Tezler
- Investigation of flame characteristics in a turbulent premixed combustion
Türbülanslı önkarışımlı yanma alevinin incelenmesi
MOHAMMED KHUDHAIR ABBAS AL HUMAIRI
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ERTUNÇ
- Benzin motorlarında indirgenmiş kinetik model uygulaması
Reduced chemical kinetic model application to spark ignition engines
CÜNEYT UYKUR
- Hidrokarbonların detonasyonu
Detonation hydrocarbons
SEHER ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. KORHAN BİNARK
- Kısmi homojen dolgulu direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunun deneysel ve numerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of a partially homogeneous charge di diesel engine
ADEM TÜYLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KOLİP
- Laminar flame propagation studies in a spherical combustion chamber; experimental and numerical approaches
Küresel yanma odasında laminer alev yayılım çalışmaları; deneysel ve sayısal yaklaşımlar
TAHSİN BERK KIYMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET YOZGATLIGİL
PROF. DR. İSKENDER GÖKALP