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).
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
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
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
