اندازه‏ گیری و ارائه معادله نیمه تجربی سرعت شعله آرام سوخت ترکیبی متان و ایزواکتان

نویسندگان

چکیده

استفاده از سوخت‏‏های ترکیبی از موضوعات مهم در صنعت خودرو است که چند سال اخیر مورد توجه زیاد پژوهشگران این حوزه قرار گرفته است. استفاده از قابلیت‏‏های بالقوه هر یک از سوخت‏‏‏های پایه در یک سوخت ترکیبی موجب هم­افزایی و بهبود عملکرد احتراق موتور خواهد شد. در این تحقـیق، سرعت شعله آرام (به‏عنوان یک خاصیت ذاتی مخلوط اشتعال پذیر) سوخت متان (سوخت پایه گاز طبیعی) و ایزواکتان (سوخت پایه بنزین) و ترکیب آنها، بررسی شد. با استفاده از روش فشار جزئی در تعیین غنای مخلوط، ایزواکتان و متان (با کسر‏‏های مولی 70% و 95% در سوخت ترکیبی) به محفظه حجم ثابت در دما‏‏های 368، 408 و 448 کلوین و فشار 1، 2.5 و 5.5 بار تزریق شدند و بعد از ورود هوا و ایجاد جرقه در مرکز محفظه، از مراحل انتشار شعله کروی به روش نوری شلیرین عکسبرداری شد. سپس با پردازش تصاویر، سرعت شعله آرام و طول مارک اشتاین استخراج شد. برای شبیه‏سازی عددی سرعت شعله آرام، از الگوی شعله تخت یک بعدی پیش مخلوط در نرم‏افزار کمکین و با سازوکار سینتیکی توسعه داده شده برای مخلوط متان و ایزواکتان استفاده شد و با نتایج آزمون‏های تجربی مقایسه شدند. بعد از شبیه‏سازی عددی معادله همبسته (نیمه تجربی) برای محاسبه سرعت شعله سوخت ترکیبی که تابعی از دما، فشار، غنا و نسبت جرمی متان در سوخت ترکیبی باشد ارائه شد. استفاده از این معادله، دقت بسیار خوبی در تخمین سرعت شعله آرام سوخت ترکیبی در دما و فشار و نسبت جرمی ‏های مختلف دارد.

عنوان مقاله [English]

Laminar flame speed measurement and correlation for methane-iso-octane fuel blend

نویسندگان [English]

  • M. Baloo
  • B. Mollaei
  • M. Akhlaghi
  • M. Mirsalim
چکیده [English]

Nowadays, utilization of blended fuel in internal combustion engine is one of main topics in vehicle industries. The synergy effect will be highlighted when the potential of each fuel is employed and the engine performance will improve consequently.  In this research, the laminar flame speed of methane (main component of reference fuel for Natural gas) and isooctane (main component of reference fuel for gasoline) and their blended fuel, as an intrinsic characteristic of combustible mixtures is measured. Isooctane and methane with two volumetric fractions of 70% and 95% in blended are added in constant volume combustion chamber with partial pressure method in three temperature of 368, 408 and 448K and three pressure of 1, 2.5 and 5 bar. After filling the chamber in specified fuel air ratio, the mixture is ignited at the center of chamber and flame propagation is recorded with schlieren method. Laminar flame speed and Markstein length are calculated via post processing of flame images. Numerical simulation of flame speed is done using CHEMKIN code. Finally, a correlation based on temperature, pressure, equivalence ratio and methane mass fraction in blended fuel is proposed which predict the flame speed well.