Тривимірні дослідження камери згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням пари, що працює на суміші аміаку і водню

dc.contributor.authorСербін Сергій Іванович
dc.contributor.authorЧен Дайфен
dc.contributor.authorЛичко Богдан Михайлович
dc.contributor.authorБурунсуз Катерина Сергіївна
dc.date.accessioned2026-10-12T15:12:03Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractРобота спрямована на дослідження характеристик камери згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням водяної пари, яка працює на суміші аміаку і водню. Подібні двигуни є перспективнимиз точкизорупроєктування і використаннядекарбонізованих гібридних енергетичних систем без викидів вуглецю. Метою роботи є тривимірні дослідження енергетичних і емісійних характеристик камери згоряння з впорскуванням водяної пари, що працює на суміші аміаку і водню. В якості об’єкта дослідження вибрано робочі процеси камери згоряння суднового газотурбінного двигуна потужністю 32 МВт.Для знаходження параметрів паливоспалюючого пристрою застосовано метод обчислювальної гідродинаміки (CFD), який розв’язує систему диференційних рівнянь збереження маси, енергії та перенесення хімічних компонентів в багатокомпонентній реагуючій турбулентній системі. В розрахунках використано детальну кінетичну схему горіння аміаку і водню, яка налічує 203 хімічні реакції з 31 хімічним компонентом. В результаті тривимірного моделювання отримано нові дані про процеси поширення полум’я аміаку і водню в сильно закручених потоках та умовах стадійного підведення повітря та водяної пари по перерізах жарової труби, а також отримано основні енергетичні і екологічні характеристики такого паливоспалюючого пристрою. Дослідження засвідчують, що стійке функціонування камери згоряння при подаванні водяної пари забезпечується винятково за умови додавання щонайменше 30 % водню до складу палива. Це пояснюється прискоренням хімічних перетворень і зростанням чисельності активних радикалів у області горіння. Виявлено, що підвищення концентрації пари в основній зоні спалювання спричиняє падіння температури та суттєве зниження ефективності вигоряння аміаку, наслідком чого є збільшення його залишкового вмісту у продуктах згоряння на випуску. За значного розбавлення паливної суміші парою процес утворення оксидів азоту визначається не лише термічним механізмом, а й складними ланцюгами перетворення азоту, що надходить з аміаком, через утворення проміжних радикальних часток. Отримані результати можуть бути корисними при проєктуванні перспективних камер згоряння газотурбінних установок в складі гібридних енергетичних систем.
dc.description.abstractengThe work is aimed at studying the characteristics of the combustion chamber of a gas turbine engine with steam injection, which operates on a mixture of ammonia and hydrogen. Such engines promising from the perspective of designing and utilizing decarbonized hybrid energy systems with zero carbon emissions. The work aims to conduct three-dimensional studies of the energy and emission characte data were obtained on the processes of ammonia and hydrogen flame propagation in highly swirling flows and under conditions of staged air and steam supply through the cross-sections of the flame tube, as well as the main energy and environmental characteristics of such a fuel combustion device. Research shows that stable operation of the combustion chamber under the supply of water vapor is achieved exclusively under the condition of adding at least 30% hydrogen to the fuel mixture. This is explained by the acceleration of chemical reactions and an increase in the number of active radicals in the combustion zone. It has been established that an increase in the share of steam in the primary combustion zone leads to a drop in temperature and a significant deterioration in the completeness of ammonia burnout, which manifests itself in the growth of its concentration at the combustion chamber outlet. Under conditions of intensive steam dilution, the formation of NOx emissions is determined not only by the thermal mechanism, but also by complex pathways of nitrogen conversion from ammonia through intermediate radical compounds, which causes an increase in the share of N2 O and NO2 in total emissions. The results obtained may be useful in the design of promising combustion chambers of gas turbine plants as part of hybrid energy systems.
dc.identifier.citationТривимірні дослідження камери згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням пари, що працює на суміші аміаку і водню = Three-dimensional studies of the combustion chamber of a gas turbine with steam injection operating on a mixture of ammonia and hydrogen / Сербін С. І., Чен Дайфен, Личко Б. М., Бурунсуз К. С. // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2026. – № 1 (22). – С. 80–92.
dc.identifier.govdochttps://doi.org/10.15589/smi2026.1(22).08
dc.identifier.issn2409-3858 (Print)
dc.identifier.issn2519-1845 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/13815
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseries621.45.034
dc.subjectгазотурбінний двигун
dc.subjectкамера згоряння
dc.subjectаміак
dc.subjectводень
dc.subjectгібридні енергетичні системи
dc.subjectgas turbine engine
dc.subjectcombustion chamber
dc.subjectammonia
dc.subjecthydrogen
dc.subjecthybrid energy systems
dc.titleТривимірні дослідження камери згоряння газотурбінного двигуна з впорскуванням пари, що працює на суміші аміаку і водню
dc.title.alternativeThree-dimensional studies of the combustion chamber of a gas turbine with steam injection operating on a mixture of ammonia and hydrogen
dc.typeСтаття

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
Serbin_Chen_Lychko_Burunsuz.pdf
Size:
765.98 KB
Format:
Adobe Portable Document Format