Исследование влияния дисперсности капель на процессы распыла жидкого топлива с учетом образования крупномасштабных структур

Авторы

  • S. Bolegenova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0001-5001-7773
  • A. Askarova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0003-1797-1463
  • Sh. Ospanova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0001-6902-7154
  • N. Slavinskaya Институт технологии сжигания, Немецкий аэрокосмический центр (DLR), Германия г. Штутгарт http://orcid.org/0000-0002-3125-1369
  • A. Aldiyarova Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0003-1593-4271
  • A. Zhagaparov Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0002-2111-0685
  • D. Yerbosynov Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы http://orcid.org/0000-0003-1846-4404

DOI:

https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v80.i1.09
        114 76

Ключевые слова:

распыл, камера сгорания, жидкое топливо, численное моделирование, высокая турбулентность, вредные выбросы

Аннотация

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

1 D. Gielen, et al., Energy Strategy Rev., 24, 38-50 (2019).

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).

Загрузки

Как цитировать

Bolegenova, S., Askarova, A., Ospanova, S., Slavinskaya, N., Aldiyarova, A., Zhagaparov, A., & Yerbosynov, D. (2022). Исследование влияния дисперсности капель на процессы распыла жидкого топлива с учетом образования крупномасштабных структур. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), 80(1), 75–86. https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v80.i1.09

Выпуск

Раздел

Теплофизика и теоретическая теплотехника

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)