Исследование влияния дисперсности капель на процессы распыла жидкого топлива с учетом образования крупномасштабных структур
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v80.i1.09Ключевые слова:
распыл, камера сгорания, жидкое топливо, численное моделирование, высокая турбулентность, вредные выбросыАннотация
Данная статья посвящена исследованию проблемы численного моделирования распыла, воспламенения и горения жидкого топлива при различных значениях начального радиуса капель, которая является наиболее важной с точки зрения современной физики горения. Необходимость достоверного изучения физико-химических процессов, происходящих при сжигании жидких топлив, определяется предельно высокими требованиями к эффективности различных технических устройств, точности прогнозирования воспламенения, скорости горения и обусловлена современными экологическими требованиями по охране окружающей среды. Эффективность различных технических устройств, в частности двигателей внутреннего сгорания, в значительной степени базируется на результатах фундаментального исследования физики и химической кинетики процессов горения. Целью работы является исследование процессов распыла, воспламенения и горения жидкого топлива при различных значениях начального радиуса капель с учетом турбулентности и химических реакций посредством методов математического моделирования и определение оптимальных параметров горения жидкого топлива. Компьютерное моделирование распыла и горения впрыска жидкого топлива выполнялось с использованием дифференциальных уравнений, описывающих турбулентный поток при наличии химических реакций.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что фундаментальные результаты, полученные в этой работе, могут быть применены в построении теории горения для достижения более глубокого понимания сложных физических и химических явлений, происходящих в камерах сгорания. Практическая значимость вычислительных экспериментов заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании различных технических устройств, использующих сжигание, которые одновременно решали бы задачу оптимизации процесса, повышения эффективности сжигания топлива и минимизации выбросов вредных веществ.
Библиографические ссылки
2 S. Bolegenova and E.Heierle, Bulg. Chem. Commun., 48, 260-265 (2016).
3 C.R. Kumar, and M.A. Majid, Energy Sustain. Soc., 10, 2-36 (2020).
4 M. Beketayeva, et al., High Temp., 53, 751-757 (2015).
5 A. Askarova, et al., Thermophys. Aeromechanics, 26, 925-937 (2019).
6 Sh. Ospanova, Bulg. Chem. Commun., 48, 229-235 (2016).
7 A. Askarova, et al. Bulg. Chem. Commun., 50, 68-77 (2018).
8 R. Leithner, et al., Proc. 20th Int. Conf. CSCC (Corfu Island, Greece, 2016), 76.
9 S.K. Oruganti and M. Gorokhovski, Proc. of Int. Conf. Liquid Atom.&Spray Syst., p.1-9 (2021).
10 S. Bolegenova, et al., Bulg. Chem. Commun., 50, 61-67 (2018).
11 J.P. Viera, et al., Int. J. Multiph. Flow, 92, 131-139 (2017).
12 P. Safarik, et al., News Nat. Acad. Sc. RK, 2, 9-16 (2019).
13 M. Lalo, et al., CR Mecanique, 337, 492-503 (2009).
14 R. Leithner, H. Muller, A. Askarova, WSEAS Trans. Heat Mass Transf., 4, 98-107 (2009).
15 M. Beketayeva, et al., Int. J. Mech., 10, 320-325 (2016).
16 Zh. Shortanbayeva, et al., Int. J. Mech., 10, 349-355 (2016).
17 A. Kourmatzis and A.R. Masri, J. Fluid Mech., 764, 95-132 (2015).
18 P. Marmottant, and E. Villermaux, J. Fluid Mech., 498, 73-111 (2014).
19 J.P. Matas, A. Delon, and A. Cartellier, J. Fluid Mech., 843, 575-600 (2018).
20 W.O.H. Mayer, R. Branam, Exp. Fluids, 36, 528-539 (2004).
21 P. Safarik, et al., Acta Polytech., 59, 98-108 (2019).
22 C.M. Varga, J.C. Lasheras, and E.J. Hopfinger, J. Fluid Mech., 497, 405-434 (2003).
23 A. Askarova, et al., High Temp., 56, 738-743 (2018).
24 C. Dumouchel, Exp. Fluids, 45, 371-422 (2008).
25 M.M. Khan, J. Hélie, M. Gorokhovski, and N.A. Sheikh, Appl. Therm. Eng., 123, 377-389 (2017).
26 H. Muller, et al., VDI Berichte, 497-502 (2007).
27 M. Gorokhovski, T. Deng, and C.L. Ribault Proc. 7th Int. Symp. Turbul. Shear Flow Phenom. (Ottawa, 2011).
