Yanma modellemesinde ilk karar, reaksiyonun neyle sınırlandığıdır.
Karışım sınırlı. Yakıt ve oksitleyici ayrı girer; bir araya geldikleri anda yanarlar. Hızı belirleyen, moleküler ölçekte ne kadar hızlı karıştıklarıdır. Endüstriyel difüzyon alevlerinin çoğu bu sınıftadır. Magnussen ve Hjertager'in girdap dağılma yaklaşımı, reaksiyon hızını türbülans kinetik enerjisi ve dağılma hızına bağlayarak bu durumu modeller [1].
Kimya sınırlı. Karışım hazırdır ama reaksiyon yavaştır: düşük sıcaklık, seyreltilmiş karışım, tutuşma ve sönme sınırları. Burada kimyasal zaman ölçeği baskındır ve karışım tabanlı modeller yanlış cevap verir.
Ayrımı boyutsuz bir zaman ölçeği oranı (Damköhler sayısı) yapar: karışım zamanı kimyasal zamandan çok daha uzunsa karışım sınırlıdır.
Pratik sonuçlar
Karışım sınırlı bir problemde ayrıntılı kimya mekanizması çalıştırmak maliyeti mertebe olarak artırır ve doğruluğa katkı yapmaz — çünkü sınırlayan şey zaten kimya değildir.
Tersine, tutuşma gecikmesi, sönme ya da yanmamış yakıt (CO, UHC) soruluyorsa karışım tabanlı model yetersizdir; bu büyüklükler doğrudan kimyasal zaman ölçeğine bağlıdır.
Kritik girdi: hava dağılımı
Yanma analizlerinde sonucun en duyarlı olduğu şey genellikle model değil, havanın nereden ne kadar girdiğidir. İkincil hava deliklerinin dağılımı, kayıt açıklığı, sızıntı havası — bunlar alev şeklini ve sıcaklık dağılımını modelden daha çok belirler. Bkz. sınır koşulu notu.
Radyasyon ihmal edilemez
Alev sıcaklıklarında duvara giden ısının baskın kısmı radyasyondur ve yanma ürünleri katılımcı ortamdır. Radyasyonsuz bir yanma analizi duvar ısı akısını ve alev sıcaklığını birlikte yanlış verir. Bkz. radyasyon notu.
Kaynaklar
- Magnussen, B. F. & Hjertager, B. H. (1977). On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion. Symposium (International) on Combustion, 16(1), 719–729. DOI: 10.1016/S0082-0784(77)80366-4
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.