چکیده پایان نامه:

    در این رساله، احتراق ذرات آهن معلق در محیط اکسید کننده گازی مدل سازی شده است. ذرات آهن، بعلت دارا بودن چگالی گرمای احتراق بالایی که دارند، می توانند بعنوان سوخت جامد در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار گیرند. احتراق ذرات آهن، بعلت خواص ترموفیزیکی منحصر به فردی که دارا می باشند، بصورت هتروژنی می باشد. یعنی هیچ شعله ای در حین احتراق ذرات آهن در فاز گازی اطراف ذره مشاهده نمی شود و احتراق در سطح و سپس درون ذره آهن در حال سوزش به وقوع می پیوندد.

  در ابتدا، مقدمه ای بر احتراق انواع سوخت های ذرات جامد، خصوصاً ذرات آهن ارائه می شود و ویژگی های شیمیایی و فیزیکی این ذرات به همراه مشخصات احتراقی و رفتار این ذرات در حین احتراق مورد بررسی قرار می گیرد. سپس کلیه مطالعاتی را که تاکنون در زمینه احتراق آهن، صورت پذیرفته است را ارئه می کنیم. لازم به ذکر است که تمامی کارهای تحقیقاتی انجام شده تاکنون، بصورت آزمایشگاهی و تجربی بوده است و تاکنون هیچ مطالعه جامعتحلیلی در زمینه احتراق آهن به انجام نرسیده است.

  پس ازآن، مدلی جهت بدست آوردن پروفیل توزیع دمای ذره ونیز پروفیل توزیع غلظت اکسیژن که به درون ذره نفوذ می کند، در مراحل پیش گرمایش، و نیز احتراق، در داخل ذره ارائه می شود. همچنین، مدلی جهت احتراق تک ذره آهن در حال سوزش ارائه شده است که در آن ترم غیر خطی تشعشع حرارتی و نیز ترم غیر خطی تولید انرژی گرمایی ناشی از احتراق ذره و نیز ترم غیر خطی تغییر چگالی ذره با دما، که در معادله بقای انرژی ذره ظاهر می شوند، در نظر گرفته شده اند.

  سپس، یک مدل جامع احتراقی برای تک ذره آهن ارائه شده است. در این مدل، که از لحظه اشتعال ذره تا لحظه اتمام فرآیند احتراق می باشد، بطور هم زمان، سوخت آهن، اکسید کننده گازی و محصول احتراق که اکسیدآهن می باشد، در درون ذره در نظر گرفته شده اند.

  پس از آن، مدلی برای احتراق غیرآدیاباتیک ابر ذرات آهن در کانال ارائه شده است. در این مدل، ذرات معلق آهن در محیط اکسید کننده گازی، بصورت یک مخلوط دوفازی مدل سازی شده است و از خواص ترموفیزیکی مخلوط برای تحلیل استفاده شده است. احتراق ذرات آهن در هوا در دو هندسه متفاوت کانال مدل سازی شده است.

  در نهایت، نتایج حاصل از مدل های مختلفی که برای احتراق تک ذره آهن و نیز ابر ذرات آهن در رساله ارائه شده، به تفصیل بیان شده است. همچنین، به جمع بندی نتایج حاصل از این رساله پرداخته شده است و پیشنهاداتی نیز برای مطالعات آتی در زمینه احتراق ذرات آهن ارائه شده است.

  واژه‌های کلیدی:احتراق، مدل سازی ریاضی، ذره آهن، ابر ذرات آهن، حل تحلیلی.