Doctor of Sciences (Engineering), Professor, professor of Chair “Power Machines and Control Systems”
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Энергетические машины и системы управления»
PhD (Engineering), assistant professor of Chair “Design and Operation of Cars”
кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование и эксплуатация автомобилей»
PhD (Engineering), of Chair “Power Machines and Control Systems”
кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Энергетические машины и системы управления»
postgraduate student of Chair
аспирант кафедры «Энергетические машины и системы управления»
The paper considers the turbulence intensity and the fuel chemical composition impact on the flame propagation velocity at the initial and main combustion phases when changing the air-fuel mixture composition. The relevance of the study is caused by the fact that currently, the improvement of conventional engine operation characteristics is mainly achieved through the improvement of the fuel mixture combustion process. However, there are no data on the influence of chemical and gas-dynamic factors on the peculiarities of flame propagation at the initial and main combustion phases. The gas reciprocating internal combustion engine was the object of the research, and the subject of the study was the fuel combustion process. Fuel chemical composition changed due to the promoting addition of hydrogen to the natural gas and variations of the excess-air coefficient. The experiments carried out on the UIT-85 power plant (i.e. under the simulated internal combustion engine conditions) show that the promoting addition of hydrogen stronger influences the flame velocity in the initial combustion phase compared to the second combustion phase, as a combustion source in the first phase is a laminar flame bent front and depends only on chemical and thermo-physical properties of the fuel-air mixture. The analysis of experimental data showed the dual impact of turbulence intensity on the flame propagation velocity. In particular, at the beginning of the combustion process, the fluctuating velocity scarcely influences the flame propagation velocity, as opposed to the main combustion phase, where the flame propagation velocity increases at the increase of turbulence intensity.
В работе рассматривается влияние интенсивности турбулентности и химического состава топлива на скорость распространения пламени в начальной и основной фазах сгорания при изменении состава топливовоздушной смеси. Актуальность исследования обусловлена тем, что в настоящее время улучшение характеристик работы поршневых двигателей внутреннего сгорания достигается в основном за счет совершенствования процесса сгорания горючей смеси. При этом отсутствуют данные о влиянии химических и газодинамических факторов на особенности распространения пламени в начальной и основной фазах сгорания. Объектом исследования являлся газопоршневой двигатель внутреннего сгорания, а предметом исследования - процесс сгорания топлива. Химический состав горючего изменялся за счет использования промотирующей добавки водорода в природный газ и изменения коэффициента избытка воздуха. В результате проведенных экспериментов на моторной установке УИТ-85 (т. е. в условиях, максимально приближенных к условиям двигателя внутреннего сгорания) было выявлено, что промотирующая добавка водорода сильнее влияет на скорость пламени в первой фазе сгорания, по сравнению со второй фазой сгорания, так как в первой фазе очаг горения представляет собой искривленный фронт ламинарного пламени и зависит только от химических и теплофизических свойств топливовоздушной смеси. Анализ экспериментальных данных также показал двойственное влияние интенсивности турбулентности на скорость распространения пламени. В частности, в начале процесса сгорания пульсационная скорость практически не оказывает влияния на скорость распространения пламени, в отличие от основной фазы сгорания, в которой обнаружено увеличение скорости распространения пламени при росте интенсивности турбулентности.