Anwendung der Hochgeschwindigkeitsfotografie in Kombination mit Schlierenbildgebung bei der simulierten Verbrennung von Flugkerosin

1. Hintergrund Einführung

Das gründliche Verständnis der Verbrennungs eigenschaften von Luftfahrt kerosin und die Verbesserung seiner Leistung sind für Flugzeug triebwerke von entscheidender Bedeutung. Die Zusammensetzung von Luftfahrt kerosin ist jedoch äußerst komplex, was es schwierig macht, ein genaues Kraftstoff dynamik modell zu erstellen, das die Verbrennungs reaktionen aller seiner Komponenten simuliert. Als Reaktion auf diese Herausforderung verwenden Forscher Ersatz kraftstoffe-Kraftstoff mischungen mit bekannten Proportionen und Zusammensetzungen-, um die Verbrennungs eigenschaften realer Kraftstoffe nachzuahmen und mecha nis tische Modelle zu entwickeln. RP-3, das in China als Luftfahrt kerosin weit verbreitet ist, war Gegenstand von Simulations studien vieler Wissenschaftler.

2. Forschungs inhalte

Um die Verbrennungs eigenschaften von RP-3 zu untersuchen, verwendete das Combustion Dynamics Research Team der Sichuan University Ersatz komponenten, um seine Verbrennungs eigenschaften zu untersuchen und Parameter zu optimieren.

Bild 1-Schematische Darstellung des experimentellen Systems

Das Forscher team mischte Kraftstoff mit Luft und entzündete ihn mithilfe eines elektronischen Funkens in der Brennkammer. Sie beschäftigten eineEnthüllerHoch geschwindigkeit kamera (X213) in Kombination mit einem Schlieren-Bildgebung system zu einem Hochgeschwindigkeits-Bildgebung system, das die Flammen ausbreitung morphologie mit einer Geschwindigkeit von 20.000 fps synchron aufzeichnete. Durch die Steuerung von Variablen testeten sie Verbrennungs eigenschaften unter unterschied lichen Drücken und Temperaturen. Das Hochgeschwindigkeits-Bildgebung system konnte zu jedem Zeitpunkt eindeutig Bilder des Kraftstoffs in der Brennkammer aufzeichnen, und aus diesen Bildern wurde der Verbrennungs radius berechnet, um die Verbrennungs geschwindigkeit und andere Parameter zu bestimmen. Das Rendering ist wie folgt:

Bild 2-Hochgeschwindigkeits-Schlieren-Bilder von Flammen in der Brennkammer unter konstantem Druck (2 bar) und unterschied lichen Temperaturen.

Bild 3-Hochgeschwindigkeits-Schlieren-Bilder von Flammen in der Brennkammer bei konstanter Temperatur (443K) und unterschied lichen Drücken.

3. Forschungs schluss

1). Ein neuer RP-3 Kerosin-Ersatz kraftstoff wurde zusammen mit einem detaillierten Zusammensetzung verhältnis entwickelt. Verbrennungs experimente verglichen die Verbrennungs eigenschaften wie Verbrennungs raten des Ersatz brennstoffs und RP-3 Kerosin unter verschiedenen Bedingungen.

2). Die Verbrennungs rate des RP-3 Ersatz kraftstoffs stieg mit steigender Anfangs temperatur oder Anfangs druck signifikant an. Die Brennrate erreichte nahe dem stöchio metrischen Verhältnis bei 1,1; Zusätzlich wurden experimentelle Daten und simulierte Brenn raten unter Verwendung des KSRM-Modells validiert.

3). Der Radius der Flammen ausbreitung in den Anfangs stadien stimmte nicht mit dem Druckanstieg überein. Diese Diskrepanz könnte mit dem Einfluss übermäßiger Zünden ergie und Flammen dicke auf die instabile Ausbreitung expandieren der Flammen zusammenhängen.

4). Mit zunehmendem Druck nahm die Markstein-Länge des RP-3 Kerosin deutlich ab. Es gab jedoch keinen signifikanten Unterschied in der Markstein-Länge von RP-3 Kerosin unter verschiedenen Temperatur bedingungen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Markstein-Länge des Kerosin RP-3 Leistung seines Ersatzes entsprach. Der Unterschied in der Markstein-Länge zwischen RP-3 Kerosin und seinem Ersatz wurde jedoch auf der kraftstoff reichen Seite ausgeprägt.

4. Zusammenfassung der Industrie anwendung

Das Beobachtungs system, bestehend aus aHoch geschwindigkeit kameraGepaart mit einem Schlieren-Bildgebung gerät wird häufig verwendet, um die Grenzschichten von Luftströmen, Verbrennung, Stoßwellen, thermischer Konvektion in Gasen sowie Strömungs feldern in Windkanälen oder Wasser tunneln zu beobachten. Dieses System unterstützt Forscher, indem es weniger greifbare experimentelle Phänomene mit Klarheit beobachtbarer und beschreibbarer macht und Forschern eine umfassende Lösung bietet. (Diese Informationen stammen vom Combustion Dynamics Research Team der Sichuan University.)

Papier link: https://doi.org/10.1016/j.fuel. 2022.125844 Erhielt am 4. Juli 2022; Ver öffentlicht im "Kraftstoff", Impact Factor 8.035.