ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ ВПРЫСКА ЖИДКОГО ТОПЛИВА НА ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ.
DOI:
https://doi.org/10.31489/2023No3/43-51Ключевые слова:
численные методы, компьютерное моделирование, химическая кинетика, горение жидкого топлива, гептан, турбулентный тепломассоперенос, впрыск, камера сгоранияАннотация
В данной работе исследовалось воспламенение жидкого топлива при различных скоростях впрыска топлива в камеру сгорания. Исследуемые процессы описываются следующими уравнениями: неразрывности, импульса, энергии, k-e модели турбулентности и другими. Вычислительный эксперимент проводился с использованием программного обеспечения KIVA-II. Численный метод эффективен и учитывает различные факторы, такие как многоступенчатые химические цепные реакции, перенос количества тепла и массы конвекцией, излучением, турбулентностью и т. д. Изучено влияние скорости впрыска гептана в камеру сгорания на процесс горения и самовоспламенения гептана для определения оптимальных параметров скорости впрыска. Скорость вспрыска гептана варьировалась от 160 м/с до 400 м/с с интервалом в 30 м/с. Получены распределения по размерам и температуре частиц гептана перед испарением, поля концентрации реагентов и продуктов сгорания, а также температурные поля в камере сгорания в зависимости от скорости впрыска топлива через форсунку в камеру сгорания. Определен оптимальный диапазон скорости впрыска гептана, составляющий 250 м/с – 280 м/с, с целью повышения эффективности работы камеры сгорания и снижения негативного воздействия на окружающую среду.
Библиографические ссылки
McAllister S., Chen J., Carlos Fernandez-Pello A. Fundamentals of Combustion Process. Mechanical Engineering Series, Springer Publication. 2011, 302 p. (Electronic textbook). DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7943-8
Askarova A.S., Gorohovsky M.A., Bolegenova S.A., Berezovskaya, I.E. Numerical modeling of the processes of ignition and combustion of liquid fuels: monograph. Almaty, Kazakh University. 2015, 124 p. [in Russian]
Kowalski M., Żurek J., Jankowski A. Modelling of combustion process of liquid fuels under turbulent conditions. Journal of KONES Powertrain and Transport, 2015, Vol. 22, Is. 4, pp.355 – 364. doi:10.5604/12314005.1168562 DOI: https://doi.org/10.5604/12314005.1193063
Amsden A.A., O’Rourke P.J., Butler T.D. KIVA-II: A Computer Program for Chemically Reactive Flows with Sprays. Technical report. 1989, 180p. doi:10.2172/6228444 DOI: https://doi.org/10.2172/6228444
Askarova A.S., Bolegenova S.A., Voloshina I.E., Ryspaeva M.Zh. Influence of liquid fuel mass on its self-ignition and combustion. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Physics and Mathematics, 2002, No.2, pp. 3 – 11. [in Russian]
Engine combustion network database. Sandia National Laboratories, USA. 2007. Web. Available at: https://ecn.sandia.gov/engines/
Kärrholm F.P., Tao F., Nordin N. Three-dimensional simulation of diesel spray ignition and flame lift-off using KIVA-3V CFD code. SAE Technical Paper, 2008, 2008-01-0961. doi:10.4271/2008-01-0961 DOI: https://doi.org/10.4271/2008-01-0961
