Hidrojenin ön karışımlı ve difüzyon yanmasının sayısal analizi
Numeric analysis of premixed hydrogen and hydrogen diffusion flame
Yazar: İSMAİL ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ ; DOÇ. DR. İLKER YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hidrojen = Hydrogen ; Yanma = Combustion ; Yanma odası = Combustion chamber

Özet:
Bu çalışmada türbülanslı jet alevin, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) modellemesi gerçekleştirilmiştir. Stokiometrik şartlarda açık ve kapalı geometrideki yanma odalarında hidrojen ön karışımlı ve difüzyon yanması modellenmiştir. Yanma odasının tam silindirik ve simetrik olması nedeniyle, modelleme iki boyutlu ve eksenel-simetik olarak gerçekleştirilmiştir.

Bu tez çalışması 5 bölümden oluşmuştur. 1. bölümde giriş ve literatür araştırması yapılmıştır. 2. bölümde hidrojen enerjisi, yanma, hava kirliliği, hidrojenin ön karışımlı yanması, hidrojenin difüzyon yanması hakkında genel bilgiler verilmiştir. 3. bölümde CFD hakkında bilgi ve temel denklemler verilmiştir. 4. bölümde yanma odası için CFD modellemesi açıklanmış ve gerekli model şartları tanımlanmıştır. 5. bölümde CFD modelleme sonuçları grafik halinde gösterilerek incelenmiş ve karşılaştırmaları yapılmıştır.

Modelleme sonucunda sıcaklık dağılımları, hız dağılımları ve H2O dahil gaz konsantrasyonları detaylı olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre farklı hava fazlalık katsayılarında ve güçlerde yanma odasına gönderilen ön karışımlı hidrojenin difüzyon yanmaya göre daha erken yanma reaksiyon başlamaktadır. Bunun yanı sıra ön karışımlı yanmada ve difüzyon yanmada aynı güç ve hava fazlalık katsayıları için alev geometrisinin farklı olduğu gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:  Hidrojen,  Yanma, Yanma Odası, Ön Karışım

Abstract:
In this study, the modeling of Computational Fluid Dynamics (CFD ) of turbulent jet flame was carried out. The pre-mixed hydrogen and hydrogen diffusion flame were practiced in stoichiometric conditioned combustion chambers with the shape of open and closed geometry. Since combustion chamber is the full cylindrical and symmetrical combustion chamber, modeling is performed in two-dimensional and axial-symmetric.
This thesis is composed of five sections. In the first chapter, introduction and literature review were presented. In the second section,  the general information on hydrogen energy, combustion, air pollution, pre-mixed hydrogen flame, hydrogen, hydrogen diffusion flame were included. In the third section, the information on CFD and the basic equations are given. In the fourth section, the combustion chamber has been described and CFD modeling requirements have been identified. In the fifth section, the graphs including the CFD modeling results were evaluated and compared.
As a result of modeling, the temperature distribution, velocity profiles and gas concentrations including the H2O were obtained in detail. According to the results, in a different excess air coefficient and the power levels, combustion reaction of pre-mixed hydrogen flame sent to the combustion chamber starts earlier than diffusion flame. Moreover, while the power level and the air excess coefficient is constant, both for pre-mixed flame and diffusion flame, it is observed that the flame geometry is different.
Key Words: Hydrogen, Flame, Flame Chamber, Premixed