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Análisis numérico de la atomización de hidrógeno líquido en un tubo de premezcla utilizando un enfoque de modelo de volumen de fluido a partícula discreta

Autores: Adam, Abdalazeem; He, Weifeng; Han, Dong; Fan, Yuxin; Musa, Omer

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Análisis numérico de la atomización de hidrógeno líquido en un tubo de premezcla utilizando un enfoque de modelo de volumen de fluido a partícula discreta


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Combustible de hidrógeno líquido
Características de atomización
Presión de inyección
Velocidades del aire
Comportamiento de ruptura
Morfología de inyección

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento examina las características de atomización del combustible de hidrógeno líquido en un tubo de premixing bajo diferentes condiciones de operación. Se analizaron la morfología de inyección única del combustible de hidrógeno y el comportamiento de atomización utilizando el enfoque de Modelo de Volumen de Fluido a Modelo de Partícula Discreta (VOF a DPM), junto con el modelo de turbulencia SST y el refinamiento adaptativo de malla. El estudio reveló que la ruptura y transformación de las superficies líquidas en partículas se ven significativamente afectadas por las diferentes velocidades del aire y la presión de inyección. Específicamente, velocidades de aire más altas hicieron que la lámina líquida se alargara y se estrechara debido a los vórtices intensificados. Sin embargo, la ruptura se retrasó a velocidades más altas, ocurriendo a distancias de 0.037 m y 0.043 m para velocidades de aire de 10 m/s y 20 m/s, respectivamente. La investigación también destaca el papel significativo que juega la presión de inyección en la ruptura de la lámina de fluido. Presiones más altas promueven una mejor atomización y mezcla de combustible-aire, resultando en más partículas con diámetros aumentados. Notablemente, la lámina de fluido exhibió un pequeño ángulo de aproximadamente 43.79 grados al utilizar el componente de velocidad correspondiente a p1 = 0.5 MPa. De manera similar, para p2 = 1 MPa y p3 = 2 MPa, los ángulos se midieron en aproximadamente 47.5 grados y 49.5 grados, respectivamente. Además, el estudio observó que la inyección se expande en longitud y diámetro a medida que avanza el tiempo, indicando la dispersión del combustible. Estos hallazgos tienen implicaciones significativas para los principios de diseño de inyectores en tecnologías de generación de energía que utilizan combustible de hidrógeno líquido.

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