Numerical analysis of kerosene spray combustion in various injection preparations and emission behaviour assessment - Hajivand, Masoud; Dolmatov, Dmytro A.; Хаджіванд, М.; Долматов, Д. А. (My University, 2021)
Анотація. У цій статті представлений чисельний аналіз впливу розмірів крапель рідкого гасу та кутів впорскування через розпилювач на процес горіння рідкого гасу в реальній камері згоряння. Краплі розглядаються за допомогою розподілу часток за розмірами Розіна Раммлера. Основна мета цього дослідження – оцінити температуру на виході з камери згоряння і концентрацію NO з урахуванням часу і відстані випаровування крапель під час процесу згоряння, а також спрогнозувати концентрацію CO і NO і температуру в першій зоні згоряння. Через складність чисельного моделювання двофазних потоків, таких як горіння рідкого палива, в розрахунковому дослідженні використовуються структуровані і неструктуровані сітки, з урахуванням і без урахування моделювання випромінювання. Для моделювання горіння випаруваного гасу була виконана модель flamelet для детальної кінетичної схеми хімічних реакцій між гасом і повітрям, яка інтегрована в ANSYS CFX, включаючи термічний і швидкий механізм утворення NO. Використана стандартна модель k-ϵ турбулентності з поліпшеною обробкою стінок. У цьому дослідженні як інструмент обчислювальної динаміки рідини (CFD) для прогнозування поведінки розпилення реалізована модель розпилення Ейлера-Лагранжа. Верифікація отриманих результатів виконана шляхом порівняння температури на виході і температури стінок камери згоряння з реальними експериментальними даними. Результати дослідження показують, що збільшення розміру крапель рідкого гасу призводить до підвищення температури та рівня утворення NO та СО в первинній зоні згоряння та на виході із зони згоряння, а також збільшення кута розпилення палива спричиняє підвищення температури і концентрації NO на виході з камери згоряння. У первинній зоні горіння збільшення кута конуса розпилення призводить до зниження СО, за винятком первинної зони випаровування крапель, через неповне випаровування крапель. Таким чином, у разі збільшення кута розпилювального конуса концентрація NO та значення температури зростають на відстані від 15 мм до 55 мм, тоді як ці значення нижчі на відстанях від 75 мм до 120 мм, завдяки якості змішування та неповного випаровування крапель.
Hajivand, M. Numerical analysis of kerosene spray combustion in various injection preparations and emission behaviour assessment = Чисельний аналіз впливу різних умов впорскування гасу на процес його згоряння і утворення викидів в камері згоряння / M. Hajivand, D. A. Dolmatov // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : НУК, 2021. – № 1 (484). – С. 125–141.
Keywords: combustor; emission; kerosene droplets; numerical analysis; evaporation; radiation; Rosin Rammler; камера згоряння; емісія; крапельки гасу; чисельний аналіз; випаровування; радіація; Розін Раммлер