Режимы горения водорода при прямой подаче его в камеру сгорания ДВС
- Авторы: Смыгалина А.Е.1, Киверин А.Д.1
-
Учреждения:
- Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
- Выпуск: Том 43, № 8 (2024)
- Страницы: 78-91
- Раздел: Горение, взрыв и ударные волны
- URL: https://cijournal.ru/0207-401X/article/view/681887
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X24080097
- ID: 681887
Цитировать
Аннотация
Работа посвящена анализу процессов в камере сгорания двигателя с искровым зажиганием при прямой струйной подаче водорода на такте сжатия. Методами численного моделирования исследуются особенности перемешивания водорода с воздухом и его горения после воспламенения от искры в момент достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ). Рассмотрены режимы горения при варьировании давления впрыска от 20 до 140 атм и времени начала впрыска от 180° до 45° поворота коленчатого вала (п.к.в.) до ВМТ. Во всех случаях при впрыске в камеру сгорания подается масса водорода, необходимая для образования стехиометрической смеси с воздухом. Получено, что наиболее однородная смесь на момент поджига образуется при ранней подаче (180°–135° п.к.в. до ВМТ) под относительно невысоким давлением (20–60 атм). Поджиг однородной смеси в рассматриваемых условиях приводит к детонационному режиму сгорания. Меньшая степень однородности смеси соответствует медленному, дефлаграционному, режиму горения. Важно отметить, что неоднородность смеси определяет неоднозначность формирования того или иного режима горения в зависимости от локального состава смеси в области искры. При этом наиболее медленный режим горения обеспечивает максимальное недогорание водорода: до 8.2%. В целом, рассмотренные диапазоны давления и времени начала подачи соответствуют удовлетворительным значениям недогорания водорода, не превышающим 4%.
Ключевые слова
Полный текст

Об авторах
А. Е. Смыгалина
Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: smygalina-anna@yandex.ru
Россия, Москва
А. Д. Киверин
Объединенный институт высоких температур Российской академии наук
Email: smygalina-anna@yandex.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Андержанов Э.К. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 66. https://doi.org/10.31857/S0207401X2208012X
- Медведев С.П., Максимова О.Г., Черепанова Т.Т. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 11. С. 73. https://doi.org/10.31857/S0207401X22110085
- Фролов С.М., Иванов В.С. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 4. С. 68. https://doi.org/10.31857/S0207401X21040075
- Wei H., Hu Z., Ma J. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 34. P. 12905. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.12.031
- Duan Y., Sun B., Li Q. et al. // Energy Convers. Manag. 2023. V. 291. № 117267. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117267
- Park C., Kim Y., Oh S. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 50. P. 21552. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.04.274
- Fu Z., Gao W., Li Y. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 51. P. 19700. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.02.041
- Yosri M., Palulli R., Talei M. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 46. P. 17689. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.01.228
- Lai F., Sun B., Wang X. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 20. P. 7488. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.11.091
- Anticaglia A., Balduzzi F., Ferrara G. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2023. V. 48. № 83. P. 32553. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.339
- Zhao F., Sun B., Yuan S. et al. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2024. V. 49. Part B. P. 713. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.09.039
- Babayev R., Andersson A., Dalmau A.S., Im H.G., Johansson B. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. № 35. P. 18678. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.02.223
- Conaire M.O., Curran H.J., Simmie J.M., Pitz W.J., Westbrook C.K. // Intern. J. Chem. Kinet. 2004. V. 36. № 11. P. 603. https://doi.org/10.1002/kin.20036
- Белоцерковский О.М., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982.
- Liberman M.A., Ivanov M.F., Valiev D.M., Eriksson L.E. // Combust. Sci. Technol. 2006. V. 178. № 9. P. 1613. https://doi.org/10.1080/00102200500536316
- Зайченко В.М., Киверин А.Д., Смыгалина А.Е., Цыплаков А.И. // Изв. РАН. Энергетика. 2018. № 4. С. 87. https://doi.org/10.31857/S000233100002367-7
- Смыгалина А.Е., Киверин А.Д., Зайченко В.М., Цыплаков А.И. // Инж.-физ. журн. 2022. Т. 95. № 1. С. 169. https://doi.org/10.1007/s10891-022-02478-y
- Smygalina A.E., Kiverin A.D. // J. Zhejiang Uni. Sci. A. 2022. V. 23. № 10. P. 838. https://doi.org/10.1631/jzus.A2200217
- Киверин А.Д., Смыгалина А.Е. // Теплофизика высоких температур. 2022. Т. 60. № 1. С. 103. https://doi.org/10.31857/S0040364422010197
- Ivanov M.F., Kiverin A.D., Yakovenko I.S., Liberman M.A. // Intern. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. № 36. P. 16427. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.08.124
- Киверин А.Д., Смыгалина А.Е., Яковенко И.С. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 8. С. 9. https://doi.org/10.31857/S0207401X2008004X
- Смыгалина А.Е., Киверин А.Д. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 11. С. 63. https://doi.org/10.31857/S0207401X22110127
- Heywood J.B. Internal Combustion Engine Fundamentals. New York: McGraw-Hill, 1988.
- Варнатц Ю., Маас У., Диббл Р. Горение. М.: Физматлит, 2006.
Дополнительные файлы
