طراحی و ساخت لولة موج ضربه‌ای انعکاسی جهت مطالعة تجربی سینتیک احتراق

نوع مقاله : علمی- ترویجی

نویسندگان

1 استادیار/پژوهشگاه هوافضا، پژوهشکده علوم و فناوری هوایی

2 دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

چکیده

ترکیب طیف‌سنجی لیزری و لولة موج ضربه‌ای انعکاسی یکی از پرکاربردترین و مناسب‌ترین ابزارها جهت بررسی تجربی سینتیک احتراق می‌باشد. با استفاده از لوله موج ضربه‌ای، ثابت زمانی تأخیر احتراق انواع سوخت و همچنین محصولات ناشی از فرآیندهای احتراقی قابل بررسی و تحلیل می‌باشد. جهت استفاده از لولة موج ضربه‌ای در مطالعات طیف‌سنجی مربوط به پدیده‌های احتراق نیاز است زمان آزمایش حداقل 10 میلی ثانیه در دسترس بوده و دما و فشار ترکیبات مورد بررسی در دما و فشار مشخص قرار گیرد. تأمین زمان آزمایش مورد نظر توسط لوله موج ضربه‌ای نیاز به طراحی لوله برای کارکرد در «شرایط طراحی» دارد. در این مقاله، در ابتدا اصول کارکرد طیف‌سنج لیزری و لولة موج ضربه‌ای انعکاسی با کارکرد در شرایط طراحی توضیح داده شده، روند طراحی مختصراً برای تأمین گاز با دمای سکون 950 کلوین بررسی شده و نتایج تجربی حاصل از لولة موج ضربه‌ای ساخته شده با زمان آزمایش مورد نظر ارائه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


[1]   Hanson, R.K. and Davidson, D.F., "Recent Advances in Laser Absorption and Shock Tube Methods for Studies of Combustion Chemistry", Energy and Combustion Sci., Vol. 44, pp. 103-114, 2014.
[2]   Tranter, R., Brezinsky, K., and Fulle, D., "Design of a High-Pressure Single Pulse Shock Tube for Chemical Kinetic Investigations", Review of Scientific Instruments, Vol. 72, pp. 3046-3054, 2001.
[3]   Michael, J. and Sutherland, J., "The Thermodynamic State of the Hot Gas Behind Reflected Shock Waves: Implication to Chemical Kinetics", Int. J. Chemical Kinetics, Vol. 18, pp. 409-436, 1986.
[4]   Hall, J.M. and Petersen, E.L., "An Optimized Kinetics Model for OH Chemiluminescence at High Temperatures and Atmospheric Pressures", Int. J. Chemical Kinetics, Vol. 38, pp. 714-724, 2006.
[5]   Roose, T., Hanson, R., and Kruger, C., "A Shock Tube Study of the Decomposition of NO in the Presence of NH3", The Symposium (Int.) on Combustion, pp. 853-862, 1981.
[6]   Gowdagiri, S., Wang, W., and Oehlschlaeger, M.A., "A Shock Tube Ignition Delay Study of Conventional Diesel Fuel and Hydroprocessed Renewable Diesel Fuel from Algal Oil", Fuel, Vol. 128, pp. 21-29, 2014.
[7]   Haylett, D., Davidson, D., and Hanson, R., "Second-Generation Aerosolshock Tube: an Improved Design", Shock Waves, Vol. 22, pp. 483-493, 2012.
[8]   Campbell, M.F., Davidson, D.F., Hanson, R.K., and Westbrook, C.K., "Ignition Delay Times of Methyl Oleate and Methyl Linoleate behind Reflected Shock Waves", The Combustion Institute, Vol. 34, pp. 419-425, 2013.
[9]   Hanson, R.K., Spearrin, R.M., and Goldenstein, C.S., Spectroscopy and Optical Diagnostics for Gases, Springer , Switzerland, 2016..
[10]  Kirk, D.R., Creviston, D.O., and Waitz, I.A., "Aeroacoustic Measurement of Transient Hot Nozzle Flows", J. Propulsion and Power, Vol. 17, pp. 928-935, 2001.
[11]  Loubsky, W.J. and Reller Jr, J., "Analysis of Tailored-Interface Operation of Shock Tubes with Helium-Driven Planetary Gases", NASA TN D-3495, 1966.
[12]  Kastner, J., Samimy, M., Hileman, J., and Freund, J.B., "Comparison of Noise Mechanisms in High and Low Reynolds Number High-Speed Jets", AIAA Journal, Vol. 44, pp. 2251-2258, 2006.
[13]  Mirels, H., "Shock Tube Test Time Limitation Due to Turbulentwall Boundary Layer", AIAA J., Vol. 2, pp. 84-93, 1964.
[14]  Belles, F. and Brabbs, T., "Contact-surface Tailoring in Real Shock Tubes", NASA TN D-3043, 1965.
[15]  Mirels, H.,"Test Time in Low Pressure Shock Tubes", The Physics of Fluids, Vol. 6, pp. 1201-1214, 1963.
[16]  Jahromi, I. B., Ebrahimi, M., and Ghorbanian, K., "Reflected Shock Tube Experiments on Aeroacoustic Signature of Hot Jets", J. Mech. Sci. and Tech., Vol. 31, pp. 3811-3820, 2017.
[17]  Bahman Jahromi, I., Ghorbanian, K., and Ebrahimi, M., "Experimental Study of the Noise Sources from a Hot Supersonic Jet Impinging on a Flat Plate at Initial Stages of Jet Formation", Modarres Mech. Engineering, Vol. 17, pp. 359-368, 2017.
[18]  Bahman Jahromi, I., Ghorbanian, K., and Ebrahimi, M., "Experimental Investigation on Acoustic Wave Generation Due to Supersonic Hot Jet Impingement on an Inclined Flat Plate", J. Applied Fluid Mechanics, Vol. 12, pp. 1063-1072, 2019.
[19]  Gaydon A.G. and Hurle, I.R., The Shock Tube in High-Temperature Chemical Physics, Chapman and Hall, UK, 1963.