Investigación sobre el Efecto de las Condiciones Enriquecidas en Hidrógeno en la Estructura y Estabilidad de las Llamas en un Combustor de Bajo Remolino Derivado del Diseño de Motores Aeroespaciales
Autores: Bonuso, Sara; Di Gloria, Pasquale; Marseglia, Guido; Martínez, Ramón A. Otón; Mehdi, Ghazanfar; Shah, Zubair Ali; Ficarella, Antonio; De Giorgi, Maria Grazia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación sobre el Efecto de las Condiciones Enriquecidas en Hidrógeno en la Estructura y Estabilidad de las Llamas en un Combustor de Bajo Remolino Derivado del Diseño de Motores Aeroespaciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Inyección
Hidrógeno
Llama
Enriquecimiento
Estructuras
Características
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un enfoque innovador que implica la inyección de hidrógeno en una llama de baja turbulencia y no premixed, que opera con combustibles gaseosos derivados de un atomizador de aire diseñado para aplicaciones en motores aéreos. El objetivo es caracterizar cómo el enriquecimiento de hidrógeno influye en las estructuras de la llama mientras se mantiene una salida térmica constante de 4.6 kW. Utilizando imágenes de quimioluminiscencia de alta velocidad, se compararon tres condiciones de alimentación: la primera involucró metano/aire puro, mientras que las segunda y tercera condiciones introdujeron diferentes niveles de hidrógeno en una mezcla de aire y metano. Los resultados revelan efectos significativos del enriquecimiento de hidrógeno en las características de la llama, incluyendo una longitud ligeramente más corta y un ángulo más amplio atribuido a una mayor expansión dentro de la Zona de Recirculación de Combustión. Además, la emisión de luz UV experimentó cambios considerables, resultando en una zona de luminosidad desplazada y una variación reducida. Para profundizar en los mecanismos subyacentes, los investigadores emplearon análisis de Descomposición Ortogonal Propia (POD) y Descomposición Ortogonal Propia Espectral (SPOD), mostrando estructuras coherentes y modos energéticos dentro de las llamas. El enriquecimiento de hidrógeno llevó al desarrollo de estructuras más pequeñas cerca de la salida de la boquilla, acompañadas de oscilaciones longitudinales y fenómenos de desprendimiento de vórtices. Estos hallazgos contribuyen a una comprensión avanzada del impacto del hidrógeno en las características de la llama, impulsando así los esfuerzos hacia una mayor estabilidad de la llama. Además, estos conocimientos tienen importancia en la exploración del hidrógeno como una fuente de energía alternativa con beneficios ambientales potenciales.
Descripción
Este estudio presenta un enfoque innovador que implica la inyección de hidrógeno en una llama de baja turbulencia y no premixed, que opera con combustibles gaseosos derivados de un atomizador de aire diseñado para aplicaciones en motores aéreos. El objetivo es caracterizar cómo el enriquecimiento de hidrógeno influye en las estructuras de la llama mientras se mantiene una salida térmica constante de 4.6 kW. Utilizando imágenes de quimioluminiscencia de alta velocidad, se compararon tres condiciones de alimentación: la primera involucró metano/aire puro, mientras que las segunda y tercera condiciones introdujeron diferentes niveles de hidrógeno en una mezcla de aire y metano. Los resultados revelan efectos significativos del enriquecimiento de hidrógeno en las características de la llama, incluyendo una longitud ligeramente más corta y un ángulo más amplio atribuido a una mayor expansión dentro de la Zona de Recirculación de Combustión. Además, la emisión de luz UV experimentó cambios considerables, resultando en una zona de luminosidad desplazada y una variación reducida. Para profundizar en los mecanismos subyacentes, los investigadores emplearon análisis de Descomposición Ortogonal Propia (POD) y Descomposición Ortogonal Propia Espectral (SPOD), mostrando estructuras coherentes y modos energéticos dentro de las llamas. El enriquecimiento de hidrógeno llevó al desarrollo de estructuras más pequeñas cerca de la salida de la boquilla, acompañadas de oscilaciones longitudinales y fenómenos de desprendimiento de vórtices. Estos hallazgos contribuyen a una comprensión avanzada del impacto del hidrógeno en las características de la llama, impulsando así los esfuerzos hacia una mayor estabilidad de la llama. Además, estos conocimientos tienen importancia en la exploración del hidrógeno como una fuente de energía alternativa con beneficios ambientales potenciales.