<<
>>

4.2.3 Полуэмпирическая зависимость средней скорости распространения пламени во второй фазе сгорания

Известно, что концентрация оксидов азота по механизму Я.Б. Зельдовича, [70] В.А. Звонова, J.B. Heywood, I. Andersen в ОГ определяется температурой продуктов сгорания, концентрацией свободного кислорода и азота в зоне высокой температуры, а также временем их пребывания в зоне высокой температуры.

Уровень температуры продуктов сгорания, время пребывания и процесс расширения главным образом определяются средней скоростью распространения пламени во второй фазе. [40, 76, 151]

Распространение пламени во второй фазе сгорания протекает в условиях крупномасштабной турбулентности, постоянно изменяющемся давлении, температуре и объеме в котором протекает сгорание. Формула Дамкелера - Карло- вица для скорости распространения турбулентного фронта пламени принята как базовая формула для средней скорости распространения пламени во второй фазе. В ходе получения математической зависимости средней скорости распространения пламени во второй фазе в программе MathCAD 2001 была получена полуэмпирическая формула, которая учитывает влияние физико-химических свойств смеси и режимных параметров работы двигателя на скорость распространения пламени во второй фазе сгорания: и, с/,

Уг _Un

- H (у

(лг—0-ю—Щ—шт+[У'

(4 16)

н

топл

-О 5526 - ( \ +1+ 2 и3 1-Й' i ил v3 V / где V2 - средняя скорость распространения пламени во второй фазе сгорания; U3 - средняя скорость пламени U в третьей фазе сгорания; U„ - средняя скорость поршня; Vg - Объем камеры в момент подачи искры; Va - полный объем цилиндра; Е - суммарное содержание

водорода в 1 кг ТВС; топл . содержание водорода в 1 кг смеси бензина и воздуха, а - коэффициент избытка воздуха.

Полученная формула для средней скорости распространения пламени во второй фазе сгорания учитывает в себе следующие параметры, влияющие на скорость распространения пламени:

U3 - средняя скорость пламени в третьей фазе сгорания, учитывает влияние состава смеси, а и добавки водорода, на ламинарную скорость распространения пламени которая оказывает значительное влияние на турбулентную скорость распространения;

UN - средняя скорость поршня, учитывает влияние скоростного режима работы, определяет интенсивность турбулентности ТВС во второй фазе сгорания; Vq /Va - отношение объем камеры в момент подачи искры к полному объему цилиндра, характеризует начальные условия для воспламенения смеси, учитывает влияние степени сжатия и угла опережения зажигания на скорость распространения пламени в первой и второй фазе;

I топл

топл .

отношение количества добавляемого свободного водорода к количеству связанного водорода содержащегося в бензине, оценивает влияние свободного водорода на скорость распространения пламени во второй фазе сгорания;

а - коэффициент избытка воздуха.

Проверка адекватности полученной формулы для скорости распространения пламени в третьей фазе сгорания

На рисунках 4.14, 4.15 показаны экспериментальные данные и данные, полученные по формуле 4.16, для различных углов опережения зажигания, скоростных режимов работы двигателя и добавок водорода в ТВС.

На рисунке 4.14 представлено сравнение расчетных данных полученных по формуле 4.16 с экспериментальными данными средней скорости распро-

странения пламени во второй фазе сгорания, для режимов работы 600 и 900 мин'1, У03=13° и 19° ПКВ, без добавки водорода. В среднем расхождение расчетных значений с экспериментальными составляет менее 5%, так при а близких к 1 это составляет 0.8 м/с. Максимальное расхождение не превышает 8%. Что говорит, о высокой степени сходимости результатов расчета проведенных по полуэмпирической зависимости с результатами эксперимента, для двух скоростных режимов работы и углах опережения зажигания.

23 , . -т

21 г- g

19 т- -

17 t

"г 15 t

А А •

—?

? ¦

>

13 , 11 т

9 т

т 1 3

1 5

09

1,1

1 4

08

1,2 Рисунок 4.14 - Средняя скорость распространения пламени во второй фазе сгорания, для частоты вращения п = 600 и 900 мин"1, УОЗ = 13 и 19° ПКВ, без водорода.

Рисунок 4.15 - Средняя скорость распространения пламени во второй фазе сгорания, для частоты вращения п=900 мин"1, У03=13° ПКВ, с добавкой водорода до 6% от массы топлива.

На рисунке 4.15 приведены расчетные и экспериментальные результаты средних скоростей распространения пламени во второй фазе сгорания, для скоростного режима 900 мин"1, У03=13° ПКВ, с добавкой водорода до 6% от массы топлива. В среднем расхождение расчетных значений с экспериментальными составляет менее 3%, так при а близких к 1 это составляет 0.6 м/с, а при а близких к 1.4 - 0.4 м/с . Максимальное расхождение не превышает 6%.

Таким образом, полуэмпирическая формула для средней скорости распространения пламени во второй фазе сгорания, показала удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными, при изменении скоростного режима работы, УОЗ и изменении состава смеси по а и добавкам водорода.

<< | >>
Источник: Смоленский Виктор Владимирович. Особенности процесса сгорания в бензиновых двигателях при добавке водорода в топливно-воздушную смесь: дис. ... канд. техн. наук: 05.04.02. - М.: РГБ, 2007. 2007

Еще по теме 4.2.3 Полуэмпирическая зависимость средней скорости распространения пламени во второй фазе сгорания:

  1. НАУЧНАЯ НОВИЗНА исследования
  2. Реализация результатов работы.
  3. Распространение пламени.
  4. 1.3.2 Распространение пламени в КС двигателя с искровым зажиганием
  5. 1.5 Особенности сгорания ТВС при добавке водорода
  6. 1.6.1 Применение альтернативных топлив
  7. 1.8 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
  8. 3.1.2 Продолжительность основной фазы сгорания и особенности ее протекания при добавке водорода.
  9. 3.2 Скорость распространения фронта пламени по фазам сгорания
  10. 3.2.1 Средняя скорость распространения пламени в основной фазе сгорания.
  11. 3.2.2 Средняя скорость распространения пламени во второй фазе сгорания.
  12. 3.2.3 Средняя скорость распространения пламени в третьей фазе сгорания
  13. 4.1.2 Влияние угла опережения зажигания на продолжительность процесса сгорания топливно-воздушной смеси
  14. 4.2 Математические зависимости основных характеристик процесса сгорания