Combustion Characteristic inside Micro Channel Combustor
Creators
- 1. National Defence University of Malaysia
- 2. Universiti Brunei Darussalam
- 3. University of Technology Malaysia
Description
Small-scale electronic devices require long hours' operation and fast charging time. Potential technology to support requirement of small-scale electronic device is micro scale combustor. Unfortunately, micro scale combustion is prone to combustion instability. Therefore, objective of this study is to investigate the combustion characteristics, mechanism that stabilize the flame and combustor performance of the 2-D microchannel combustor with bluff body having various slit percentages gap. Two-dimensional computational domain with the height and length of the channel H = 1 mm and L = 16 mm is used respectively. The height of the bluff body is 0.5 mm and located at 2 mm from the inlet. The slit gap percentage varied in this study is 0% to 70%. The results show that the combustion characteristic such as stable flame, wavy flame, blow-off, and flame split into two parts is significantly influenced by the slit gap percentage. Flame is moving downstream and blow-off at the slit percentage of 10% to 25%. At the slit percentage of 30%, the flame zone moves towards the upstream due to the secondary vortex that exists behind the bluff body as slit gap increases and pushes the flame upstream. The reaction zone is split into two parts at 60% and 70% slit gap percentage. It is due to the incoming fresh mixture of CH4/air mixture flows through the slit and cuts the flame zone. It is also found that by increasing inlet velocity beyond 2.0 m/s, the flame becomes unstable and leads to blow-off as increase in equivalence ratio up to 1.0.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تتطلب الأجهزة الإلكترونية الصغيرة ساعات تشغيل طويلة ووقت شحن سريع. التكنولوجيا المحتملة لدعم متطلبات الجهاز الإلكتروني صغير النطاق هي الاحتراق صغير النطاق. لسوء الحظ، فإن الاحتراق على نطاق صغير عرضة لعدم استقرار الاحتراق. لذلك، فإن الهدف من هذه الدراسة هو التحقيق في خصائص الاحتراق، وهي الآلية التي تعمل على استقرار اللهب وأداء الاحتراق في الاحتراق ثنائي الأبعاد للقناة الدقيقة مع وجود فجوة نسب مئوية مختلفة في جسم الخدعة. يتم استخدام المجال الحسابي ثنائي الأبعاد مع ارتفاع وطول القناة H = 1 مم و L = 16 مم على التوالي. يبلغ ارتفاع جسم الخدعة 0.5 مم ويقع على بعد 2 مم من المدخل. تتراوح نسبة فجوة الشق في هذه الدراسة من 0 ٪ إلى 70 ٪. تظهر النتائج أن خاصية الاحتراق مثل اللهب المستقر واللهب المتموج والانفجار واللهب تنقسم إلى جزأين وتتأثر بشكل كبير بنسبة فجوة الشق. يتحرك اللهب باتجاه مجرى النهر وينفجر عند نسبة الشق من 10 ٪ إلى 25 ٪. عند نسبة الشق 30 ٪، تتحرك منطقة اللهب نحو المنبع بسبب الدوامة الثانوية الموجودة خلف جسم الخدعة حيث تزداد فجوة الشق وتدفع اللهب نحو المنبع. تنقسم منطقة التفاعل إلى جزأين بنسبة فجوة 60 ٪ و 70 ٪. يرجع ذلك إلى تدفق الخليط الطازج الوارد من CH4/خليط الهواء عبر الشق ويقطع منطقة اللهب. وجد أيضًا أنه من خلال زيادة سرعة المدخل إلى ما بعد 2.0 م/ث، يصبح اللهب غير مستقر ويؤدي إلى الانفجار كزيادة في نسبة التكافؤ تصل إلى 1.0.Translated Description (French)
Les appareils électroniques à petite échelle nécessitent de longues heures de fonctionnement et un temps de charge rapide. La technologie potentielle pour répondre aux besoins des appareils électroniques à petite échelle est la chambre de combustion à micro-échelle. Malheureusement, la combustion à petite échelle est sujette à l'instabilité de la combustion. Par conséquent, l'objectif de cette étude est d'étudier les caractéristiques de combustion, le mécanisme qui stabilise les performances de flamme et de chambre de combustion de la chambre de combustion à microcanaux 2D avec un corps bluffant ayant divers pourcentages de fentes. Le domaine de calcul bidimensionnel avec la hauteur et la longueur du canal H = 1 mm et L = 16 mm est utilisé respectivement. La hauteur du corps du bluff est de 0,5 mm et situé à 2 mm de l'entrée. Le pourcentage d'écart de fente varié dans cette étude est de 0 % à 70 %. Les résultats montrent que la caractéristique de combustion telle que la flamme stable, la flamme ondulée, le soufflage et la flamme divisée en deux parties est significativement influencée par le pourcentage d'espace de fente. La flamme se déplace vers l'aval et se dégage au pourcentage de fente de 10 % à 25 %. Au pourcentage de fente de 30 %, la zone de flamme se déplace vers l'amont en raison du vortex secondaire qui existe derrière le corps de la falaise lorsque l'espace de fente augmente et pousse la flamme vers l'amont. La zone de réaction est divisée en deux parties à 60 % et 70 % de pourcentage d'intervalle de fente. Cela est dû au mélange frais entrant de CH4/air qui s'écoule à travers la fente et coupe la zone de flamme. On constate également qu'en augmentant la vitesse d'entrée au-delà de 2,0 m/s, la flamme devient instable et conduit à un rejet sous forme d'augmentation du rapport d'équivalence jusqu'à 1,0.Translated Description (Spanish)
Los dispositivos electrónicos de pequeña escala requieren largas horas de funcionamiento y un tiempo de carga rápido. La tecnología potencial para respaldar el requisito de dispositivos electrónicos a pequeña escala es la cámara de combustión a microescala. Desafortunadamente, la combustión a microescala es propensa a la inestabilidad de la combustión. Por lo tanto, el objetivo de este estudio es investigar las características de combustión, el mecanismo que estabiliza la llama y el rendimiento de la cámara de combustión de microcanales 2-D con cuerpo de farol que tiene varios porcentajes de brecha de hendidura. Se utiliza el dominio computacional bidimensional con la altura y longitud del canal H = 1 mm y L = 16 mm respectivamente. La altura del cuerpo del farol es de 0,5 mm y se encuentra a 2 mm de la entrada. El porcentaje de brecha de hendidura variado en este estudio es de 0% a 70%. Los resultados muestran que la característica de combustión, como la llama estable, la llama ondulada, la descarga y la llama dividida en dos partes, está significativamente influenciada por el porcentaje de separación de la hendidura. La llama se mueve hacia abajo y sopla con un porcentaje de hendidura del 10% al 25%. En el porcentaje de hendidura del 30%, la zona de llama se mueve hacia arriba debido al vórtice secundario que existe detrás del cuerpo acantilado a medida que aumenta el espacio de la hendidura y empuja la llama hacia arriba. La zona de reacción se divide en dos partes al 60% y 70% del porcentaje de separación de la hendidura. Esto se debe a que la mezcla fresca entrante de CH4/mezcla de aire fluye a través de la hendidura y corta la zona de llama. También se encuentra que al aumentar la velocidad de entrada más allá de 2.0 m/s, la llama se vuelve inestable y conduce a una fuga como un aumento en la relación de equivalencia de hasta 1.0.Files
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Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- خاصية الاحتراق داخل احتراق القناة الدقيقة
- Translated title (French)
- Caractéristique de combustion à l'intérieur du brûleur à micro-canaux
- Translated title (Spanish)
- Característica de combustión dentro de la cámara de combustión de microcanales
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4361802805
- DOI
- 10.17576/jkukm-2021-si4(1)-14