ד"ר ויקטור צ'רנוב - מחקר נומרי בנושא פיח

המחקר הנומרי בנושא פיח התרכז בסימולציה של להבה למינרית מפייחת. במסגרת המחקר השתמשנו במודל מפורט של התפתחות פיח. המודל מבוסס על גישת החתכים שאחד ממפתחיה היה פרופ' יורם טמבור מהפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל בטכניון. שיטת החתכים אומרת שהאוכלוסיה הנחבנת מחולקת למספר סופי של חתכים, כשלכל חתך יש ערך מייצג, ובעזרת ניסוח בסיסי של אינטרקציה בין חלקיקים ניתן לקבל את המעבר שלהם בין החתכים. במודל חתכים של הפיח נבחנו שתי אוכלוסיות - אוכלוסיית החלקיקים הראשוניים (ספרות פחמן מוצקות) ואוכלוסיית הצברים של הספרות. החלוקה ב-2 המקרים התבצעה לפי ריכוז מספרי.

מודל הפיח צורף לחישובי להבה דיפוזיבית למינרית מקבילה. בקונפיגורציה זו משתמשים במבער קונצטרי.Santoro בצינור הפנימי, בעל קוטר קטן יחסית, זורם הדלק, ובצינור החיצוני, בעל קוטר הרבה יותר גדול, זורם מחמצן. מבער פופולרי הוא מבער סנטורו (Santoro), אך קיימות גם תצורות אחרות. בתצורת סנטורו, הקוטר הפנימי הוא כסנטימטר אחד, והקוטר החיצוני - כ-10 ס"מ. בד"כ מתקבלת להבה דיפוזיבית שמושפעת הן מהדלק והן מהתנהגות הזורם.

ניתוח מעמיק של התנהגות פיח דורש מנגנון כימי רחב. שימוש במנגנון כימי כזה, בתצורה יחסית מורכבת עם נקודות רשת רבות, דורש שימוש במחשבים מתקדמים. לכן המחקר שלי התבצע על סופר מחשב Scinet. הפתרון עבד על 192 מעבדים במקביל, כאשר פתרון שדה הלהבה מאפס היה לוקח כ-4 ימים.

במסגרת המחקרים שבהם השתתפתי נבדקו כמה תופעות הקשורות בפיח. המחקר הראשון הוא חקירה של פיח בלהבות מעורבבות חלקית. בלהבות אלה, מוסיפים אוויר בכמות קטנה לזרימת דלק. הסיבה לעניין בלבהות אלה היא שרוב הלהבות הפרקטיות הן להבות מעורבבות מראש. אומנם להבות אלה הן בד"כ טורבולנטיות, אך ניתוח להבות למינריות גם יכול לתת תובנות חשובות. המחקר הזה פורסם בכתב עט Combustion&Flame.

המחקר השני הוא מחקר של התאמה של גרסה משופרת של מכניזם כימי למגוון דלקים. מחקרים נומרים בנושא פיח לרוב מצליחים, על ידי התאמת פרמטרים, לקבל תוצאות טובות עבור דלק אחד מסויים, אך כשמנסים לבדוק בעזרתם דלקים אחרים, התוצאות מאכזבות. מטרת המחקר הזה הייתה לבדוק התאמה של מודל הלהבה שלנו עבור להבות של מתאן, אתאן ואתילן. לשם כך, הפרטנרים הגרמניים שלנו ממכון מחקר DLR ביצעו שינויים במכניזם, והתוכנה נבדקה מול 3 להבות שונות. גם המחקר הזה פורסם ב-Combustion&Flame.

המחקר האחרון היה גם הוא בשיתוף של DLR והתמקד בהתאמה של המכניזם הכימי לשריפה של אתנול. אתנול הופך להיות דלק יותר ויותר פופולרי (היום באירופה יש חובת הוספת אתנול לדלק רכבים). נעשתה עבודה לבדוק התאמה של חישובי פיח לשריפה של תערובת אתילן ואתנול.