Investigación Numérica de la Combustión de Doble Combustible en un Motor de Encendido por Compresión Alimentado con Mezclas de Hidrógeno/Gas Natural
Autores: Scrignoli, Francesco; Vecchio, Filippo; Legrottaglie, Francesco; Mattarelli, Enrico; Rinaldini, Carlo Alberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Investigación Numérica de la Combustión de Doble Combustible en un Motor de Encendido por Compresión Alimentado con Mezclas de Hidrógeno/Gas Natural
Categoría
Energía
Subcategoría
Tecnología de combustibles
Palabras clave
Influencia
Mezclas
Combustión
Emisiones
Simulaciones
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la influencia de la composición de mezclas de hidrógeno (H) y gas natural (NG) en las características de combustión de combustible dual (DF), incluyendo las emisiones gaseosas. El estudio de CFD en 3D se lleva a cabo mediante una versión personalizada del código KIVA-3V. Un motor diésel turboalimentado de 2.8 L y 4 cilindros fue modificado previamente para operar en modo DF NG-diesel y se probó en el banco de dinamómetro. Después de la validación contra resultados experimentales, se aplica el modelo numérico para realizar un conjunto de simulaciones de combustión a 3000 rpm-BMEP = 8 bar, en modo DF H/NG-diesel. Se consideran diferentes mezclas de H-NG: a medida que la fracción molar de H varía del 0% al 50% en volumen, la energía del combustible dentro de la carga premixed se mantiene constante. También se investiga la influencia del inicio de inyección (SOI) del diésel. Los resultados de la simulación demuestran que el enriquecimiento de H acelera el proceso de combustión y promueve su finalización, disminuyendo fuertemente las emisiones de UHC y CO. Evidentemente, las emisiones específicas de CO también se reducen (hasta aproximadamente un 20%, al 50% en volumen de H). Los principales inconvenientes de la combustión más rápida incluyen un aumento de la presión máxima en el cilindro y la tasa de aumento de presión, así como de las emisiones de NO. Sin embargo, el estudio demuestra que la optimización del SOI del diésel puede eliminar todas las deficiencias mencionadas anteriormente.
Descripción
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar la influencia de la composición de mezclas de hidrógeno (H) y gas natural (NG) en las características de combustión de combustible dual (DF), incluyendo las emisiones gaseosas. El estudio de CFD en 3D se lleva a cabo mediante una versión personalizada del código KIVA-3V. Un motor diésel turboalimentado de 2.8 L y 4 cilindros fue modificado previamente para operar en modo DF NG-diesel y se probó en el banco de dinamómetro. Después de la validación contra resultados experimentales, se aplica el modelo numérico para realizar un conjunto de simulaciones de combustión a 3000 rpm-BMEP = 8 bar, en modo DF H/NG-diesel. Se consideran diferentes mezclas de H-NG: a medida que la fracción molar de H varía del 0% al 50% en volumen, la energía del combustible dentro de la carga premixed se mantiene constante. También se investiga la influencia del inicio de inyección (SOI) del diésel. Los resultados de la simulación demuestran que el enriquecimiento de H acelera el proceso de combustión y promueve su finalización, disminuyendo fuertemente las emisiones de UHC y CO. Evidentemente, las emisiones específicas de CO también se reducen (hasta aproximadamente un 20%, al 50% en volumen de H). Los principales inconvenientes de la combustión más rápida incluyen un aumento de la presión máxima en el cilindro y la tasa de aumento de presión, así como de las emisiones de NO. Sin embargo, el estudio demuestra que la optimización del SOI del diésel puede eliminar todas las deficiencias mencionadas anteriormente.