مطالعه عددی بر روی ویژگی‌های غیرواکنشی فواره ترکیب‌های متفاوت امولسیون سوخت دیزل دریایی- آب

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

استفاده از امولسیون سوخت دیزل- آب یکی از راهکارهای اصلی کاهش آلایندگی در موتورهای دیزل می‌باشد. از این‌رو در مقاله حاضر، مشخصه‌های غیرواکنشی فواره مایع ترکیب‌های متفاوت امولسیون سوخت دیزل- آب در دو فشار تزریق 600 بار و 1000 بار به صورت عددی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، مورد مطالعه قرار گرفته است. سه درصد حجمی متفاوت 5%، 10% و 15% امولسیون آب با سوخت دیزل دریایی در در محفظه احتراق حجم ثابت با دمای 298 کلوین در موتور دیزل دریایی دور متوسط در نظر گرفته شده است. همچنین از نرم‌افزار متن‌باز OpenFOAM با در نظرگیری طرحواره‌ی چندحالتی اویلری- لاگرانژی برای شبیه‌سازی اندرکنش حالت گسسته سوخت مایع با حالت پیوسته هوا استفاده شده است. شبیه‌سازی تجزیه ثانویه فواره مایع و آشفتگی به ترتیب با استفاده از الگوی Reitz-Diwakar و مدل استاندارد k-E در رویکرد RANS صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی با داده‌های تجربی نشان‌دهنده، تطابق مناسب شبیه‌سازی مشخصه‌های فواره در هر دو فشار تزریق می‌باشد. برپایه نتایج محاسباتی، طول نفوذ فواره، زاویه مخروطی و SMD با استفاده از امولسیون سوخت دیزل دریایی- آب به جای سوخت‌پایه، افزایش یافته است. این افزایش مشخصه‌های فواره مایع با افزایش درصد حجمی آب افزایش یافته است. از سویی دیگر، افزایش فشار تزریق از 600 بار به 1000 بار منجر به ارتقاء مشخصه‌های غیرواکنشی فواره مایع شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Numerical Study on Non-Reacting Spray Characteristics of Different Marine Diesel Fuel-Water Emulsion Blends

نویسندگان [English]

  • Hashem Nowruzi
  • Parviz Ghadimi
  • Seyed Mostafa Mirsalim
چکیده [English]

Use of diesel fuel-water emulsion is one of the basic strategies to reduce emission in diesel engines. So in the present paper, non-reacting characteristics of different diesel fuel-water emulsion blends by use of CFD at two injection pressure of 600bar and 1000bar is studied. Three different volumetric percentegae of 5%, 10% and 15% of water emulsion with marine diesel fuel in a constant volume chamber of medium speed marine diesel engine at temperature of 298K have been considered. Furthermore, OpenFOAM CFD toolbox with Eulerian-Lagrangian multiphase scheme for simulation of fuel discrete phase interaction with air continuous phase has been applied. Liquid spary secondary breakup and continuous phase turbulence have been simulated respectively by Reitz-Diwakar scheme and standard model of K-E in RANS. Also, with appropriate accordance, the numerical results of spray characteristics are validated by experimental data. Based on computational results, by use of marine diesel fuel-water emulsion instead of basic fuel, the spray penetration length, spray cone angle and SMD are incresead. Moreover, this increasion are improved by enhance of volumetric percentage of water in emulsion. However, promotion of non-reacting liquid spray characteristics with injection pressure enhauncement has been observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Non-Reacting Characteristic
  • Marine Diesel Fuel and water Emulsion
  • OpenFOAM Software