توضیحات
پروژه شبیه سازی احتراق گاز طبیعی متان-هوا با مدل احتراق اتلاف ادی(Eddy Dissipation) در نرم افزار انسیس فلوئنت(Ansys Fluent)
Simulation of Methane-Air Combustion by Eddy Dissipation Model in ANSYS FLUENT Software
احتراق:
فرآيندي كه طي آن مقداري از سوخت، اكسيد شده و انرژي زيادي آزاد ميشود را احتراق مي گويند. اكسيدكننده اي كه اغلب در فرآيندهاي احتراق استفاده مي شود، هوا مي باشد(به دليل ارزاني و قابل دسترس بودن). اكسيژن خالص را به دليل گران قيمت بودن، تنها در بعضي از فرآيندهاي خاص استفاده مي كنند. در يك مول يا يك حجم خاص از هواي خشك، ٩/٢٠ درصد اكسيژن، ١/٧٨ درصد نيتروژن، ٩/٠ درصد آرگون و مقادير ناچيزي دي اكسيدكرين، هليم، نئون و هيدروژن وجود دارد. از آنجا كه در فرآيند احتراق، آرگون شبيه نيتروژن عمل مي كند، تركيب هوا را به صورت ٢١ درصد اكسيژن و ٧٩ درصد نيتروژن، توسط اعداد مولي در نظر مي گيرند. در طول احتراق، نيتروژن به عنوان يك گاز خنثي عمل كرده و به جز تشكيل مقدار كمي نيتريك اكسيد، با تركيبات موجود در فرآيند، واكنش نمي دهد. از آنجا كه گاز نيتروژن در دماي كم و مقدار زياد، وارد محفظه احتراق شده و در دماي بالا محفظه را ترك مي كند، مقدار زيادي از انرژي احتراق را جذب كرده و درنتيجه حضور آن، فرآيند احتراق را شديداً تحت تأثير قرار مي دهد.
گرما+ محصولات احتراق → (O2+N2) اكسيد كننده+ سوخت
در فرآيند احتراق، به تركيبات قبل از واكنش، واكنشدهنده ها يا reactants و به فرآورده هاي واكنش، محصولات احتراق يا products مي گويند. در فرآيند زير، يك مول اكسيژن با يك مول كربن واكنش داده و مقدار زيادي حرارت به همراه يك مول دي اكسيد توليد مي كند.
C+O →CO
در واكنش بالا، كربن و اكسيژن را واكنشدهنده ها و دياكسيدكربن را محصول احتراق مي نامند. قراردادن سوخت در معرض اكسيژن، براي آغاز فرآيند احتراق كافي نيست. براي آغاز احتراق بايد دماي سوخت را بالاتر از حدي رساند كه به آن دماي احتراق مي گويند. به عنوان مثال، كمترين دماي احتراق براي تركيبات فوق در فشار اتمسفر عبارت است از: ٢٦٠ درجه سلسيوس براي گازوئيل، ٤٠٠ درجه براي كربن، ٥٨٠ درجه براي هيدروژن و ٦١٠ درجه براي منواكسيدكربن. علاوه بر اين موضوع، نسبت هوا و سوخت نيز بايد در حد مناسبي باشد تا فرآيند احتراق آغاز شود. به عنوان مثال، فرآيند احتراق گاز طبيعي در هوا، در شرايطي كه نسبت تمركز گاز، كمتر از ٥ درصد و يا بيشتر از ١٥ درصد باشد، انجام نمي شود.
در فرآيند احتراق سه عامل نقش حياتي دارد: سوخت، گرما و اكسيژن.
عوامل ديگر زمان ، دما و تلاطم نقش مهمي در تشكيل يك احتراق مناسب دارد.
شرايط احتراق مطلوب سوخت هاي مختلف :
ـ مخلوط سوخت و هوا بايد سريعا قابل اشتعال باشند.
ـ شعله حاصله بايد تحت تمامي شرايط پايدار باشد.
ـ شعله بايد كاملا در محدوده داخلي كوره باشد.
ـ احتراق كامل با حداقل هواي اضافي صورت گيرد.
ـ محدوده مشخصي جهت انتشار گازها و ذرات سوخته مشخص گردد.
زمان تزريق:
از آغاز تزريق سوخت بوسيله انژكتور تا پايان آن را برحسب ثانيه، زمان تزريق گويند.
زمان تأخير احتراق:
زماني است بين شروع تزريق تا مشاهده اولين شعله يا افزايش اولين مقدار فشار.
هواي ايده آل:
كمترين مقدار هواي كافي براي احتراق كامل تمام كربن، هيدروژن و ساير عناصر يك سوخت كه توانايي اكسيده شدن را داشته باشند هواي ايده آل مي نامند.
سوخت :
هر مادهاي كه در تركيب با اكسيژن و گرما ايجاد نور و حرارت كند، سوخت ناميده مي شود.
زمان اقامت:
متوسط زماني است كه يك ذره وارد محفظه احتراق شده و تا زمان خروج در آنجا در حال واكنش است.
سوخت ها تركيباتي از هيدروژن(H)، كربن(C) و مقدار كمي گوگرد(S) مي باشند كه وقتي محترق مي شوند هيدروژن سريعتر و با دماي كمتري از كربن مي سوزد. هيدروژن با رنگ آبي مي سوزد و رنگ زرد شعله مربوط به سوختن كربن مي باشد.
علت سوختن سريع هيدروژن نسبت به كربن تركيب سريع آن با اكسيژن هوا است. چنانچه سوخت كامل بسوزد مواد حاصله از احتراق نسبتا بيزيان بوده و عبارتست از دي اكسيد كربن و بخار آب.
براي اينكه عمل سوختن در هر حال كامل انجام شود بايد هواي بيشتري به آن داده شود. اين مقدار در احتراق ١٠ تا ٤٠ درصد مي باشد.
هواي اضافي :
هواي مورد نياز تئوري/هواي مورد نياز واقعي.
قسمت هاي مختلف محفظه احتراق:
در فرآيند احتراق سوخت با هوا مخلوط شده و مي سوزد.
به طور كلي احتراق به دو دسته تقسيم مي شود:
1-سوخت و هوا ابتدا مخلوط ميشوند سپس ميس وزند.
٢-احتراق و مخلوط شدن همزمان رخ مي دهند.
در سيستم هاي احتراق قديم، هوا بطور جداگانه وارد قسمت احتراق شده و در آنجا مخلوط و مشتعل مي شوند(احتراق ديفيوژن) در چنين وضعيتي، دماي شعله به طور قابل ملاحظه اي بالا بوده و مي تواند از C°١١٥٠ فراتر رود. اين نوع احتراق به علت دماي بالاي شعله و همچنين عدم امكان آميزش كامل و يكنواخت سوخت و هوا، NOx بالايي توليد مي كند. همچنين مصرف سوخت بالايي به دنبال دارد.
سيستم هاي پيشرفته امروزي كه ميزان آلاينده هاي كمتري دارند، به صورت كاملا متفاوتي عمل مي كنند.
احتراق كامل و ناقص :
سوخت ها عمدتا از هيدروكربن ها تشكيل شده اند كه شامل دو عنصر هيدروژن و كربن مي باشد.
هنگام سوختن هيدروژن با اكسيژن هوا توليد آب كرده و كربن با اكسيژن در احتراق كامل توليد دي اكسيدكربن مي نمايد. وقتي كه اكسيژن به مقدار كافي براي احتراق فراهم نگردد احتراق ناقص صورت ميگيرد كه موارد حاصل از اين نوع احتراق دي اكسيد كربن، بخار آب و مونوكسيد كربن و پاره اي مواد سمي و بدبو خواهد بود. بنابراين احتراق ناقص از دو جهت زيان آور خواهد بود. يكي عدم استفاده كامل از انرژي سوخت و ديگري توليد گازهاي خطرناك كه تنفس آنها زيان آور است. با تغيير ميزان هواي ورودي به مشعل ميزان مونوكسيدكربن و دي اكسيدكربن موجود در دود خروجي تغيير مي كند. اگر مقدار هوا كمتر از حد لازم باشد مونوكسيدكربن زياد شده و دود تا حد زيادي تيره به نظر مي رسد. اگر مقدار هوا زياد باشد مونوكسيد كربن كم شده و دي اكسيد كربن بالا رفته و از حد مجاز ١١ تا ١٢ درصد بيشتر مي شود. ميزان خروجي هاي حاصل از هر احتراق توسط دستگاه هاي آناليز گازهاي حاصل از احتراق مشخص مي گردد.
انواع سوخت های فسیلی:
رایج ترین سوخت های فسیلی، شامل هیدروژن و کربن هستند که به نام سوخت های هیدروکربنی معروفند و فرمول کلی آنها به صورت CnHm است. این سوخت ها در تمام فازها موجود می باشند(مانند گاز متان، گازوئیل و زغالسنگ). جزء اصلی زغالسنگ، کربن است. زغالسنگ علاوه بر کربن، شامل مقادیر متغیری از هیدروژن، نیتروژن، گوگرد، رطوبت و خاکستر نیز می باشد. از آنجا که ترکیبات موجود در زغال س نگ ناحیه به ناحیه تغییر می کند، ارائه دادن یک آنالیز جرمی دقیق از عناصر موجود در زغال سنگ، امکان پذیر نمی باشد.
بیشتر سوخت های هیدروکربنی مایع، ترکیبی از تعداد بیشماری هیدروکربن بوده که از تقطیر نفت خام به دست می آیند. در فرآیند پالایش نفت خام، اولین هیدروکربنی که تبخیر می شود بنزین نام دارد. در این فرآیند، سوختهایی که کمترین قابلیت تبخیر را دارند، نفت سفید، سوخت دیزل و نفت سیاه هستند. ترکیب یک سوخت خاص، به منبع نفت خام مورداستفاده و پالایشگاه تهیه کنندهی آن سوخت بستگی دارد. سوخت های هیدروکربنی مایع را به خاطر راحتی معمولا با یک نام می شناسند. به عنوان مثال بنزین با نام اکتان و سوخت دیزلی با نام دودکان شناخته می شود. سوخت هیدروکربنی مایع مهم دیگر، متیل الکل است که با نام متانول شناخته می شود.
گاز طبیعی که سوخت گازی هیدروکربنی است، ترکیبی از متان و مقدار کمی از گازهای دیگر مثل اتان، پروپان، هیدروژن، هلیم، دی اکسید کربن، نیتروژن، سولفات هیدروژن و بخار آب است که اغلب به نام متان شناخته می شود. در این پژوهش به جای استفاده از گاز طبیعی از واژه متان استفاده شده است.
احتراق متان:
سوختن تمام سوخت های فسیلی از یک معادله مشابه پیروی می کند:
fuel +oxygen→ CO2 +water + Energy
در مورد متان نیز وضعیت به همین شکل است. یک مولکول متان از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده که فرمول شیمیایی آن CH4 است. شکل اتم متان به صورت چهار وجهی است. وقتی متان می سوزد، پیوندهایC-H شکسته می شوند. هر دو اتم C و H، پیوندهای جدیدی با اکسیژن تشکیل می دهند و دی اکسید کربن(CO2) و آب تشکیل می شود:
CH4+2O2→CO2+2H2O+Energy
البته احتراق گاز متان معمولاً با هوا صورت می گیرد که در اینصورت هر متر مکعب متان برای احتراق کامل به ۱۰ متر مکعب هوا نیاز دارد. متان وقتی به صورت کامل بسوزد شعله آبی خواهد داشت. میزان انرژی که از سوختن هر متر مکعب متان آزاد می شود حدود ۸۶۰۰ کیلوکالری است. احتراق متان به تنهایی اگرچه یک احتراق پاک و کم آلاینده در مقایسه با دیگر سوخت های فسیلی به حساب می آید، اما مشکلاتی را نیز به همره دارد. به عنوان مثال وقتی که متان به صورت پیش آمیخته با هوا محترق شود (مانند شعله اجاق گاز یا بخاری)، با مسئله ای به نام قطر خفگی برخورد می کنیم. قطر خفگی بزرگترین قطری است که شعله نمی تواند به آن نفوذ کند. با توجه به اینکه قطر خفگی در احتراق متان کم است، برای استفاده از این روش در مشعل های بزرگ و صنعتی دچار مشکل اساسی خواهیم شد. از این رو احتراق غیر پیش آمیخته که در آن سوخت و هوا به صورت جداگانه وارد محفظه احتراق می شود، روش مناسب تری برای مشعل هایی با ظرفیت حرارتی بالا می باشد. استفاده از شعله های غیر پیش آمیخته نیز محدودیت ها و مشکلاتی را به همراه دارد. از این مشکلات می توان به عدم اختلاط مناسب سوخت و هوا اشاره کرد. این امر موجب سوختن ناقص متان، هدر رفتن انرژی و انتشار انواع آلاینده ها مانند دوده، CO و NOx می شود که با توجه به افزایش روزافزون استفاده از سوخت های فسیلی، محصولات احتراق به عنوان یک منبع آلودگی روبه رشد برای محیط زیست به حساب می آیند.
انواع شعله های اساسی:
انواع شعله را می توان با استفاده از روش اختلاط سوخت و اکسیدکننده و همچنین دبی آنها در مشعل تعیین نمود. از دیدگاه اختلاط دو حالت کلی وجود دارد به طوری که سوخت و اکسیدکننده قبل از رسیدن به نازل مشعل مخلوط شده و یا اینکه بعد از ترك نازل مخلوط شوند. از طرفی دبی سوخت و اکسیدکننده نیز در تعیین نوع شعله موثر است. دبی گاز ممکن است پایین باشد که در این صورت جریان گاز ورودی سوخت و اکسیدکننده آرام است و با بالا بودن دبی گاز، جریان آشفته می باشد. بنابراین با توجه به تعداد حالات مختلف بوجود آمده، شعله ها به چهار دسته تقسیم می شوند.
شعله‌ی پیش آمیخته آرام (Laminar Premixed Flames)
شعله ی غیر پیش آمیخته آرام (Laminar Non Premixed Flames)
شعله‌ی پیش آمیخته مغشوش (Turbulent Premixed Flames)
شعله ی غیر پیش آمیخته مغشوش (Turbulent Non-Premixed Flames)
دینامیک سیالات محاسباتی:
شبیه‌سازی عددی بوسیله تقسیم یا گسسته‌سازی هندسه موردنظر به سلول های محاسـباتی صورت می‌گیرد. گسسته‌سازی، روشی برای جایگزینی معادلات جبری بجای معـادلات دیفرانسـیلی در نقاط زمانی و مکانی است. به مکان های گسسته گرید یا مش گفته می‌شود. اطلاعـات پیوسـته حاصل از حل معادلات جزئی ناویر-استوکس توسـط مقـادیر گسسـته جـایگزین مـی‌شـوند. تعـداد سلول ها از چندصد برای مسائل ساده تا چندین میلیون برای مسائل بزرگ و پیچیده متغیـر اسـت. سلول ها شکل‌های مختلفی دارند. سلولهای سه‌ضلعی و چهارضلعی در مسـائل دوبعـدی بکـارمـی‌روند. برای مسائل سه بعدی، سلولهای شش‌وجهی، چهاروجهی، هرمی و منشوری بکارمی‌روند. درگذشته،کدهای دینامیک سیالات محاسباتی فقط شـبکه‌هـای باسـازمان شـامل یـک نـوع سلول، مانند مکعبی یا شش‌وجهی را شامل می‌شدند. کدهای جدید به سلولها اجازه می‌دهند کـه در مکانهای نامنظم و غیرساخت‌یافته قرارگیرند که موجب انعطاف پذیری بیشتر هندسه مـی‌شـود. همچنین یک کد خوب می‌تواند مجموعه‌ای از انواع مختلف سلول (مش هیبرید) را دربرگیرد. هندسه مسئله به منظور ایجاد مش وارد نرم افزار مربوطه می‌شود. برخـی نـرم افزارهـا هـردو مرحله تولید هندسه و مش‌بندی را در یک بسته نرم افزاری ارائه می‌دهند. بـا تهیـه مـش و شـرایط مرزی ماننـد فشـار، سـرعت، جریـان جـرم و خصوصـیات فیزیکـی، محاسـبات دینامیـک سـیالات محاسباتی آغاز می‌شود. کدهای دینامیک سیالات محاسباتی معادلات بقای مناسـب را بـرای تمـام سلول ها با روش تکرار حل می‌کند. شبیه‌سازی جریان های واکنشی معمولا شامل بقای جرم (توسـط معادله پیوستگی)، مومنتم (توسط معادلات ناویر-استوکس)، آنتالپی، انـرژی جنبشـی آشـفته، نـرخ اتلاف انرژی جنبشی آشفته، غلظت گونه‌های شیمیایی و نرخ واکنش محلی می‌شود. کدهای تجاری بسیاری برای شبیه‌سازی و آنالیز سیستم‌های جریان سیال، انتقال حـرارت و واکنش شیمیایی موجود است. که از مشهورترین آنها می‌توان به انسیس فلوئنت، انسیس سی اف ایکس و غیره اشاره کرد. تمام این نرم افزارها دارای سه قسمت پیش پردازنده، حل‌کننده و پس‌پردازنده هستند. در ایـن مطالعه از نرم افزار فلوئنت برای شبیه‌سازی جریان، اخـتلاط و واکـنش شـیمیایی در سیسـتم‌هـای احتراق استفاده می‌شود.
نرم افزار انسیس فلوئنت:
نرم افزار فلوئنت برای شبیه‌سازی جریان، انتقال حرارت و واکـنش در هندسـه‌هـای پیچیـده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم افزار با استفاده از روش حجم محدود به حل معادلات بقای جرم، مومنتم و انرژی می‌پردازد. ایده اصلی روش حجم محدود برقراری فرم انتگرالـی معـادلات بقـا بـرای هرکدام از سلول ها است. میدان حل به تعداد محدودی از سلول های محاسباتی به‌نام حجـم‌کنتـرل تقسیم می‌شود. انسیس فلوئنت انواع مختلف مش ازجمله سه ضلعی و چهارضلعی در مسائل دوبعـدی و چهـار وجهی، شش وجهی، هرمی، گوه ای و هیبرید درمسائل سه‌بعدی را قبول می‌کند و از مـش‌هـای غیرسـاختاریافته برای کاهش زمان تولید مش، شبیه‌سازی هندسـه‌هـای پیچیـده و تعـدیل راحـت‌تـر شـبکه استفاده می‌کند. فلوئنت می‌تواند تمام انواع مش را تعدیل کند ولی در ابتدا بایـد توسـط نـرم افـزار دیگری مانند انسیس مشینگ، فلوئنت مشینگ یا ICEM CFD یا گمبیت مش اولیه را تولید کرد.
مراحل حل مسئله در انسیس فلوئنت:
هنگامی که حل یک مسئله مورد نظر باشد باید مراحل زیر رعایت شود :
1-تولید شکل (هندسه مسئاله)
2- شبکه‌بندی در نرم افزارهای تولید مش
٣- اجرای برنامه با توجه به هندسه (دو بعدی یا سه بعدی)
٤- انتقال شبکه به نرم افزار فلوئنت
٥- بررسی شبکه تولیدشده
٦- انتخاب شیوه محاسباتی و فرمولبندی حل.
٧- انتخاب معادلات اساسی که باید حل‌شوند مثل آرام یا متلاطم، واکنش‌ها یا گونه‌های شیمیایی، مدلهای انتقال حرارت و … و مشخص‌کردن مدلهای دیگر درصورت لزوم مثل : فن‌ها، مبدلهای حرارتی، محیط‌های متخلخل وغیره.
٨- تعیین خواصمواد
٩- تعیین شرایط مرزی
١٠-تنظیم‌کردن پارامترهای کنترل کننده حل، مقداردهی اولیه به میدان جریان، شروع کردن محاسبات بوسیله تکرار.
١١-بررسی نتایج محاسبه و ذخیره نتایج
١٢-بهینه‌سازی شبکه، روش حل و مدل فیزیکی(اگر نیاز باشد).
شرح پروژه:
در این پروژه شبیه سازی احتراق گاز طبیعی متان-هوا با مدل احتراق اتلاف ادی(Eddy Dissipation) در نرم افزار انسیس فلوئنت(Ansys Fluent) انجام شده است.
هندسه مسئله:
هندسه مسئله در نرم افزار انسیس دیزاین مدلر(ANSYS Design Modeler) ترسیم شده است. در شکل زیر هندسه مورد مطالعه نشان داده شده است.
شبکه محاسباتی:
در گام دوم از روند شبیه سازی نیازمند شبکه بندی مناسب برای استفاده از روش حجم محدود می باشد. بنابراین یکی از مهم ترین و اساسی ترین قسمت در یک حل عددی با دقت قابل قبول با صرف کمترین هزینه و دقت مناسب و همچنین صرف زمان کم از موضوعات مهم در یک شبیه سازی موفق می باشد. در این پروژه از نرم افزار انسیس مشینگ(ANSYS Meshing) به منظور شبکه بندی هندسه استفاده شده است. تولید یک شبکه مناسب تاثیر بسیار زیادی در دقت نتایج به دست آمده خواهد داشت. لازم است در نواحی که گرادیان های جریان زیاد است و یا سطح جسم از لحاظ هندسی با تغییرات زیادی همراه است، شبکه از تراکم مناسبی برخوردار باشد. دقت هر شبیه سازی به شدت وابسته به کیفیت شبکه است. در صورت بالابودن کیفیت شبکه، منجر به همگرایی سریع تر می شود. بررسی کیفیت شبکه قبل از محاسبات یک روش مناسب جهت رسیدن به نتایج مطلوب است.
حلگر:
جریان مبتنی بر فشار و بصورت پایا در نظر گرفته شده است. همچنین نوع فضای مسئله بصورت متقارن در نظر گرفته شده است.
مدل لزجت:
مدل آشفتگی دو معادله k-ε استاندارد استفاده شده است.
مدل احتراق:
احتراق نتیجه یک فرآیند شیمیایی گرمازا میان یک ماده سوختنی و عامل اکسیدکننده است که با تولید گرما، تغییر شیمیایی مواد اولیه و آزاد شدن انرژی همراه می‌شود. درواقع احتراق در اثر ترکیب شیمیایی اجزای یک سوخت با اکسیژن ایجاد شده و همواره با حرارت همراه می‌باشد. برای شبیه‌سازی احتراق در نرم افزار انسیس فلوئنت روش ها و مدل های متعددی از قبیل انتقال نمونه‌های جرمی(species transport) و احتراق اتلاف ادی(eddy dissipation)، احتراق غیر پیش‌آمیخته(non-premixed combustion)، احتراق پیش‌آمیخته(premixed-combustion) و غیره ارائه شده است. در این پروژه برای شبیه‌سازی احتراق پودر زغال از روش احتراق اتلاف ادی در مدل انتقال نمونه‌های جرمی استفاده شده است. در مدل احتراق اتلاف ادی فقط نرخ اختلاط محاسبه شده و از محاسبات سنگین سینتیک شیمیایی آرنیوس چشم‌پوشی می‌شود. در مدل مذکور نرخ واکنش به وسیله اختلاط آشفتگی کنترل می‌شود. مدل احتراق اتلاف ادی برای واکنشهای یک‌مرحله‌ای و دومرحله‌ای استفاده می‌گردد.
مدل اضمحلال ادی ها (Eddy Dissipation):
اسپالدینگ(۱۹۷۱) اولین تلاش ها برای عدم به کارگیری منابع شیمیایی برای حل جریان های احتراقی بکار برد. او فرآیند اختلاط آشفته را به صورت یک فرایند آبشاری از کل به مقیاس مولکولی مطرح کرد. از دید اسپالدینگ این فرایند آبشاری، همچنین واکنشهای شیمیایی همپای اختلاط را کنترل می کند تا آنجا که واکنش یک فرایند قابل اندازه گیری شود. به عبارت دیگر اسپالدینگ پیشنهاد اندازه گیری فرآیند اختلاط را به جای واکنش شیمیایی مطرح کرد. این مدل، مدل شکست گردابه(Eddy Breakup) نامیده شد. مدل شکست گردابه و بهینه های آن بر مبنای فرضیات حدسی بنا نهاده شده اند. فرض اصلی بر جایگزینی مقیاس زمانی واکنش(در حالت فرض واکنش یک مرحله ای) یا reaction time scale با مقیاس زمانی آشفتگی (turbulent time scale) می باشد. بنابراین مدل شکست گردابه تاثیر سینتیک شیمیایی را نادیده می گیرد و یک واکنش شیمیایی سریع و محدود را ارائه می دهد. وقتی که مدل اضمحلال گردابه در دینامیک سیالات محاسباتی به کار برده می شود باید دقت شود که ضرائب CEBU ، A و B برای ایجاد نتایج رضایت بخش در یک محدوده وسیعی از مسائل مورد بررسی قرار می گیرد.برای جریان واکنشی غیر پیش آمیخته در حالت ترکیب خطی کسرهای جرمی سوخت و اکسید کننده توان کسرهای جرمی را جهت حذف نرخ واکنش شیمیایی معرفی کرد.مدل اضمحلال گردابه(EDC) برای جریان های با عدد دامکهلر بزرگتر از یک جواب های رضایت بخشی را ارائه می کند. عدد دامکهلر بیان کننده نسبت مقیاس زمانی آشفتگی tt=ε/k به مقیاس زمانی احتراق tc می باشد. وقتی که این عدد کمتر از یک باشد به معنی سریعتربودن اختلاط نسبت به احتراق می باشد. این وضعیت بخصوص نزدیک دیوارها، نگهدارنده شعله و منطقه چرخشی به وجود می آید. این شرایط با فرض مدل اضمحلال گردابه که سرعت واکنش را بسیار بیشتر از آشفتگی می پندارد سازگار نمی باشد همچنین این مدل حداکثر تا دو مرحله قادر به پیش بینی اجزای میانی می باشد و قادر به محاسبه اجزای میانی واکنش نمی باشد. لذا نیازمند مدل های پیشرفته تر و دقیقتری هست که به وسیله آنها توانایی پیش بینی اجزای میانی واکنش وجود داشته باشد.
وابستگی سرعت-فشار:
به منظور ارتباط سرعت-فشار از الگوریتم حل سیمپل(SIMPLE) استفاده شده است.
نمونه نتایج شبیه سازی:
