پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 7 |
| تعداد شماره‌ها | 399 |
| تعداد مقالات | 5,389 |
| تعداد مشاهده مقاله | 5,288,041 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 4,882,776 |
مقایسه‌ی مدل احتراقی فلیملت آرام و اضمحلال گردابه در شبیه‌سازی آتش در ساختمان | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 12، دوره 53، شماره 5، مرداد 1400، صفحه 2953-2966 اصل مقاله (1.4 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.17303.6568 | ||
| نویسندگان | ||
| سید محمد جمال رازقی1؛ محمد صفرزاده1؛ هادی پاسدار شهری* 2 | ||
| 1دانشگاه تربیت مدرس | ||
| 2تربیت مدرس * مهندسی مکانیک | ||
| چکیده | ||
| در مطالعه‌ی حاضر با استفاده از مدل‌های احتراقی فلیملت آرام پایا و اضمحلال گردابه، جریان آتش در فضای یک-اتاقی با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ مدل‌سازی شده است؛ تا مدل احتراقی سازگار با فیزیک جریان آتش در فضای یک-اتاقی مورد بررسی قرار گیرد. شبیه‌سازی با استفاده از مدل زیر شبکه اغتشاشی یک‌معادله‌ای انجام شد. برای استفاده از مدل فلیملت آرام پایا با استفاده از کتابخانه‌های نرم‌افزار اپن‌فوم حلگری در آن برای شبیه‌سازی جریان‌های احتراقی توسعه داده شد. سینتیک مورد استفاده برای مدل اضمحلال گردابه، سینتیک یک‌مرحله‌ای بازگشت‌ناپذیر است که فقط قادر به درنظرگرفتن گونه‌های اصلی احتراق است. هزینه محاسباتی شبیه‌سازی با استفاده از مدل اضمحلال گردابه، 14 درصد بیشتر از مدل فلیلمت بوده درحالی‌که سینتیک مورد استفاده در مدل فلیملت آرام پایا، سینتیک جی.آر.آی ۳ بوده که موجب پیش‌بینی گونه‌های میانی در احتراق خواهد شد. مقایسه‌ی نتایج دما و سرعت در بازشو برای دو مدل احتراقی نشان می‌دهد که مدل فلیملت آرام پایا با خطای نسبی 3/3 درصد برای دما و 8 درصد برای سرعت در بازشو، دقت بهتری در شبیه‌سازی جریان آتش در فضای تک-اتاقی، نسبت به مدل اضمحلال گردابه دارد. از طرفی مقایسه‌ی تغییرات دما در اتاق نشان می‌دهد که هر دو مدل پیش‌بینی خوبی از دما در اتاق ارائه می‌دهند اما مدل فلیملت آرام پایا با خطای نسبی 2/3 درصد دقت بهتری ارائه می‌کند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آتش در ساختمان؛ شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ؛ مدل اضمحلال گردابه؛ مدل فلیملت | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Comparison study of compartment fire simulation with steady laminar flamelet and eddy dissipation model | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyed Mohammad Jamal Razeghi1؛ mohamad safarzadeh1؛ Hadi PasdarShahri2 | ||
| 1Tarbiat Modares University | ||
| 2Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University | ||
| چکیده [English] | ||
| The present study is conducted to find a compatible combustion model, in case of single room compartment fire. The large eddy simulation was used with one-equation sub-grid scale turbulence model by steady laminar flamelet and eddy dissipation models were acquired as the combustion model. OpenFOAM solver based on C++ programming language was developed to use the flamelet model. The benefit of the flamelet model employment than the eddy dissipation model was regarding the lower computational cost which was about 14 percent lower in this case. Moreover, steady laminar flamelet model considered the detailed chemical kinetic of GRI 3.0, however, eddy dissipation model treated the chemical kinetics of the model with an irreversible single-step Arrhenius global reaction which is only able to estimate the main products of combustion. Deviations of velocity and temperature at the doorway showed that the steady laminar flamelet model predictions were accurate with an uncertainty error of 3.3 % for temperature and 8 % for velocity, respectively. Prediction of the temperature inside the room with a steady laminar flamelet model was estimated to have 3.2 % accuracy. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Compartment fire, Large eddy simulation, Eddy dissipation model, Steady laminar flamelet model | ||
|
سایر فایل های مرتبط با مقاله
|
||
| مراجع | ||
|
[1] V. Novozhilov, Computational fluid dynamics modeling of compartment fires, Progress in Energy and Combustion science, 27(6) (2001) 611-666. [2] S. Hostikka, K.B. McGrattan, Large eddy simulation of wood combustion, in: Proceedings of the Ninth International Interflam Conference, 2001, pp. 755-762. [3] Y.-L. Huang, H.-R. Shiu, S.-H. Chang, W.-F. Wu, S.-L. Chen, Comparison of combustion models in cleanroom fire, Journal of Mechanics, 24(3) (2008) 267-275. [4] G. Maragkos, B. Merci, Large Eddy simulations of CH4 fire plumes, Flow, Turbulence and Combustion, 99(1) (2017) 239-278. [5] G. Maragkos, T. Beji, B. Merci, Towards predictive simulations of gaseous pool fires, Proceedings of the Combustion Institute, 37(3) (2019) 3927-3934. [6] E.J. Weckman, A.B. Strong, Experimental investigation of the turbulence structure of medium-scale methanol pool fires, Combustion and Flame, 105(3) (1996) 245-266. [7] J.X. Wen, L.Y. Huang, J. Roberts, The effect of microscopic and global radiative heat exchange on the field predictions of compartment fires, Fire Safety Journal, 36(3) (2001) 205-223. [8] R. Rawat, H. Pitsch, J. Ripoll, Large-eddy simulation of pool fires with detailed chemistry using an unsteady flamelet model, CTR Proc, (2002) 357-367. [9] S. Tieszen, T. O’hern, R. Schefer, E. Weckman, T. Blanchat, Experimental study of the flow field in and around a one meter diameter methane fire, Combustion and Flame, 129(4) (2002) 378-391. [10] P.E. DESJARDIN, Modeling of conditional dissipation rate for flamelet models with application to large eddy simulation of fire plumes, Combustion science and technology, 177(10) (2005) 1883-1916. [11] P.E. DesJardin, T.J. O’Hern, S.R. Tieszen, Large eddy simulation and experimental measurements of the near-field of a large turbulent helium plume, Physics of Fluids, 16(6) (2004) 1866-1883. [12] V. Minh Le, A. Marchand, S. Verma, R. Xu, J. White, A. Marshall, T. Rogaume, F. Richard, J. Luche, A. Trouve, Simulations of a turbulent line fire with a steady flamelet combustion model coupled with models for non-local and local gas radiation effects, Fire Safety Journal, 106 (2019). [13] A. Yuen, G. Yeoh, V. Timchenko, S. Cheung, T. Barber, Importance of detailed chemical kinetics on combustion and soot modelling of ventilated and under-ventilated fires in compartment, International Journal of Heat and Mass Transfer, 96 (2016) 171-188. [14] A. Yuen, G. Yeoh, V. Timchenko, S. Cheung, T. Chen, Study of three LES subgrid-scale turbulence models for predictions of heat and mass transfer in large-scale compartment fires, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 69(11) (2016) 1223-1241. [15] A.C. Yuen, G.H. Yeoh, V. Timchenko, S.C. Cheung, Q.N. Chan, T. Chen, On the influences of key modelling constants of large eddy simulations for large-scale compartment fires predictions, International Journal of Computational Fluid Dynamics, 31(6-8) (2017) 324-337. [16] H. Pasdarshahri, G. Heidarinejad, K. Mazaheri, Comparison of Turbulence Sub-Grid Scale Model for Modeling of Large Scale Pool Fire Using LES, Energy: Engineering & Managment, 3(1) (2013) 52-61 (in Persian). [17] J.W. Deardorff, A numerical study of three-dimensional turbulent channel flow at large Reynolds numbers, Journal of Fluid Mechanics, 41(2) (1970) 453-480. [18] S.B. Pope, Turbulent flows, in, IOP Publishing, 2001. [19] I.S. Ertesvåg, Analysis of Some Recently Proposed Modifications to the Eddy Dissipation Concept (EDC), Combustion Science and Technology, (2019) 1-29. [20] N. Peters, Laminar flamelet concepts in turbulent combustion, in: Symposium (International) on Combustion, Elsevier, 1988, pp. 1231-1250. [21] N. Peters, Laminar diffusion flamelet models in non-premixed turbulent combustion, Progress in energy and combustion science, 10(3) (1984) 319-339. [22] R. Design, CHEMKIN Tutorials Manual CHEMKIN® Software. 10112/15112, in, December, 2017. [23] N. Peters, Turbulent combustion, Cambridge university press, 2000. [24] C.D. Pierce, P. Moin, Progress-variable approach for large-eddy simulation of non-premixed turbulent combustion, Journal of fluid Mechanics, 504 (2004) 73-97. [25] H. Müller, M. Pfitzner, Implementation of a Steady Laminar Flamelet Model for non-premixed combustion in LES and RANS simulations, in: 8th International OpenFOAM Workshop, 2013, pp. 1-12. [26] B.A. Perry, M.E. Mueller, A.R. Masri, A two mixture fraction flamelet model for large eddy simulation of turbulent flames with inhomogeneous inlets, Proceedings of the Combustion Institute, 36(2) (2017) 1767-1775. [27] W. Han, A. Scholtissek, C. Hasse, The role of tangential diffusion in evaluating the performance of flamelet models, Proceedings of the Combustion Institute, (2018). [28] A. Yuen, G. Yeoh, V. Timchenko, T. Barber, LES and multi-step chemical reaction in compartment fires, Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 68(7) (2015) 711-736. [29] C. Jiménez, F. Ducros, B. Cuenot, B. Bédat, Subgrid scale variance and dissipation of a scalar field in large eddy simulations, Physics of Fluids, 13(6) (2001) 1748-1754. [30] K.D. Steckler, J.G. Quintiere, W.J. Rinkinen, Flow induced by fire in a compartment, Symposium (International) on Combustion, 19(1) (1982) 913-920. [31] J. Floyd, H. Baum, K. McGrattan, A mixture fraction combustion model for fire simulation using CFD, in: Proceedings of the International Conference on Engineered Fire Protection Design, Society of Fire Protection Engineers, 2001, pp. 279-290. [32] G. Maragkos, T. Beji, B. Merci, Advances in modelling in CFD simulations of turbulent gaseous pool fires, Combustion and Flame, 181 (2017) 22-38. [33] M. Landfahrer, C. Schluckner, R. Prieler, H. Gerhardter, T. Zmek, J. Klarner, C. Hochenauer, Development and application of a numerically efficient model describing a rotary hearth furnace using CFD, Energy, 180 (2019) 79-89. [34] M. Buchmayr, J. Gruber, M. Hargassner, C. Hochenauer, Performance analysis of a steady flamelet model for the use in small-scale biomass combustion under extreme air-staged conditions, Journal of the Energy Institute, 91(4) (2018) 534-548. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 526 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 565 |
||
