Comportamiento de flujo libre del hidrógeno liberado de una boquilla oscilante fluidica
Autores: Fink, Anja; Nett, Oliver; Schmidt, Simon; Krüger, Oliver; Ebert, Thomas; Trottner, Alexander; Jander, Bojan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Comportamiento de flujo libre del hidrógeno liberado de una boquilla oscilante fluidica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Motor de combustión interna
Descarbonización
Inyección directa de H2
Conceptos de inyectores
Boquilla oscilante fluidica
Cámara de combustión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El motor de combustión interna (ICE) de H2 es una tecnología clave para la descarbonización completa del sector del transporte. Para igualar o superar la densidad de potencia de los motores de combustión convencionales, la inyección directa (DI) de H2 es esencial. Por lo tanto, se deben desarrollar nuevos conceptos de inyectores que cumplan con los requisitos de una operación con H2. Se investiga el comportamiento macroscópico del flujo libre de H2 liberado de una boquilla oscilante fluídica innovadora y se compara con el de una boquilla convencional de múltiples orificios. Este trabajo consiste en mediciones de flujo de H2 y pruebas de inyección en una cámara de volumen constante utilizando el método Schlieren y está acompañado por una simulación LES. Los resultados muestran que un flujo libre de H2 oscilante tiene una velocidad de penetración más alta que los chorros individuales de una boquilla de múltiples orificios. Este comportamiento se puede utilizar para inyectar H2 lejos en la cámara de combustión en dirección vertical mientras el pistón aún está cerca del punto muerto inferior. Tan pronto como comienza la oscilación del flujo libre de H2, el ángulo de pulverización aumenta y, por lo tanto, el H2 también se distribuye en la dirección horizontal. En esta fase del proceso de inyección, se logran ángulos de pulverización comparables a los de una boquilla de múltiples orificios. Este comportamiento tiene un efecto positivo en la homogeneización del H2, lo cual es deseable para el proceso de combustión.
Descripción
El motor de combustión interna (ICE) de H2 es una tecnología clave para la descarbonización completa del sector del transporte. Para igualar o superar la densidad de potencia de los motores de combustión convencionales, la inyección directa (DI) de H2 es esencial. Por lo tanto, se deben desarrollar nuevos conceptos de inyectores que cumplan con los requisitos de una operación con H2. Se investiga el comportamiento macroscópico del flujo libre de H2 liberado de una boquilla oscilante fluídica innovadora y se compara con el de una boquilla convencional de múltiples orificios. Este trabajo consiste en mediciones de flujo de H2 y pruebas de inyección en una cámara de volumen constante utilizando el método Schlieren y está acompañado por una simulación LES. Los resultados muestran que un flujo libre de H2 oscilante tiene una velocidad de penetración más alta que los chorros individuales de una boquilla de múltiples orificios. Este comportamiento se puede utilizar para inyectar H2 lejos en la cámara de combustión en dirección vertical mientras el pistón aún está cerca del punto muerto inferior. Tan pronto como comienza la oscilación del flujo libre de H2, el ángulo de pulverización aumenta y, por lo tanto, el H2 también se distribuye en la dirección horizontal. En esta fase del proceso de inyección, se logran ángulos de pulverización comparables a los de una boquilla de múltiples orificios. Este comportamiento tiene un efecto positivo en la homogeneización del H2, lo cual es deseable para el proceso de combustión.