بررسی عددی مشخصه‌های غیرواکنشی فواره سوخت سنگین و سوخت‌ جایگزین تحت ‏فشار تزریق زیاد

نویسندگان

چکیده

افزایش فشار تزریق و استفاده از سوخت‌های ترکیبی دو راهکار اصلی با هدف کاهش آلایندگی ‏موتورهای دیزل است. از اینرو در مطالعه حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، تأثیر ‏فشارهای تزریق زیاد بر رفتار غیرواکنشی فواره مایع سوخت‌سنگین و سوخت ترکیبی ‏سوخت‌سنگین- نرمال‌بوتانول به عنوان سوخت جایگزین مطالعه گردیده است. سه فشار تزریق ‏متفاوت 1000، 2000 و 3000 بار در محفظه احتراق حجم ثابت با دمای 298 کلوین در موتور دیزل ‏دور متوسط در نظر گرفته شده است. همچنین، برای محاسبه اندرکنش حالت گسسته سوخت مایع ‏با حالت پیوسته هوا از طرحواره چندحالتی اویلری- لاگرانژی و برای شبیه‌سازی تجزیه ثانویه از ‏الگوی ریتز- دیواکار استفاده شده است. علاوه بر این، نتایج عددی مشخصه‌های فواره با داده‌های ‏تجربی صحه‌گذاری شد و از تطابق مناسبی برخوردار است. مشخصه‌های انتخاب شده برای ارزیابی ‏رفتار فواره مایع شامل، طول نفوذ فواره و زاویه مخروطی به عنوان مشخصه‌های کلان و قطر ‏میانگین ذرات به عنوان مشخصه خرد است. بر پایه نتایج محاسباتی استخراج شده، افزایش طول ‏نفوذ فواره، افزایش زاویه مخروطی فواره و کاهش قطر میانگین ذرات، با افزایش فشار تزریق دیده ‏می‌شود. با این حال، افزایش فشار از 1000 به 2000 بار تأثیرات چشمگیری در ارتقاء مشخصه‌های ‏فواره در مقایسه با افزایش 2000 بار به 3000 بار دارد.‏

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of non-reacting spray characteristics of heavy ‎fuel and alternative fuel under high injection pressure

نویسندگان [English]

  • H. Nowruzi
  • P. Ghadimi
  • S.M. Mirsalim
چکیده [English]

Increasing the injection pressure and using blend fuels are two strategies for ‎reducing the emission of diesel engines. Accordingly, in the present study, by ‎using the CFD analysis, the influence of high injection pressures on the non-‎reacting behavior of the liquid HFO and HFOn-butanol blend spray as an ‎alternative fuel is studied. Three different injection pressures of 1000, 2000 ‎and 3000 (bar) in a constant volume chamber of the medium speed diesel ‎engine at the temperature of 298 K have been considered. Furthermore, an ‎Eulerian-Lagrangian multiphase scheme has been used for simulating the ‎interaction of the discrete liquid phase of the fuel with continuous air phase, ‎while the Reitz-Diwakar scheme has been utilized for modeling the secondary ‎breakup. Furthermore, numerical results of spray characteristics are validated ‎with experimental data and a favorable agreement has been achieved. Based on ‎obtained results, increasing the injection pressure would cause an increase in ‎the spray penetration length and the spray cone angle and a decrease in the ‎Sauter mean diameter (SMD). However, increasing the injection pressure from ‎‎1000 to 2000 (bar) has more significant effect on improving spray ‎characteristics than an increase from 2000 to 3000 (bar).‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • HFOn-butanol
  • High injection pressure
  • Non-reacting characteristics
  • OpenFOAM open-source ‎software