本文以邊界層理論分析固態燃料在強制對流場中的引燃過程,理論模式考慮氣相及固 相兩部分,氣相方程式為二維邊界層方程式,包括質量、動量、能量以及物種(Spe- cies)守恆方程式ㄨ數值求解時,將氣相區域之流函數、溫度、濃度以方位角(Azi- muthal Angle)的級數展開,將原來的偏微分方程組化的為常微分方程組,再利用擬 線性化(Quasilinearzation) 將此非線性邊界值問題轉換成起始值問題,然後以 Runge-Kutta 法求解,至於固相能量方程式則以有限差分法求解,最後可得得到氣相 區域的速度、溫度、濃度以及固相區域的溫度分佈情形。 本文比較數種引燃準據,結果發現定氣相中任一點的溫度到達指定的溫度T=aTo 為引 燃條件最合適,其中a=1‧20,To為熱源的溫度。由計算結果顯示,(1)流速效 應:球形燃料之引燃存在一極限速度,在此速度以上,引燃為化學反應所控制隨流速 增加而減少。(2)濃度效應:當熱空氣含氧量足夠時,引燃首先在停滯點發生,含 氧量不足時,首先又燃處會往下移動。(3)溫度效應:當熱空氣溫度高時,停滯點 會首先達到引燃條件,熱空氣溫度低時,首先引燃處會往下移動。由濃度及溫度效應 可知,過去學者假設停滯點會較其他位置先達到引燃條件,而將引燃過程的分析集中 在停滯點的作法,雖然可以使統御方程式化為相似形式(Similar Form)以簡化問題 ,但是並不合理。
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