Modelado Numérico de Cinética Química, Dinámica de Rocío y Combustión Turbulenta hacia una Aviación Sostenible
Autores: Åkerblom, Arvid; Passad, Martin; Ercole, Alessandro; Zettervall, Niklas; Nilsson, Elna J. K.; Fureby, Christer
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado Numérico de Cinética Química, Dinámica de Rocío y Combustión Turbulenta hacia una Aviación Sostenible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sostenible
Combustión
Combustibles alternativos
Ignición
Llamas de pulverización
Propiedades termodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Con el creciente interés en la aviación civil supersónica e hipersónica sostenible, existe la necesidad de modelar la combustión de combustibles alternativos y sostenibles para aviones a reacción. Este trabajo presenta simulaciones numéricas de varios fenómenos relacionados, incluyendo llamas laminares, ignición y llamas de aerosol. Se enfocan en dos combustibles convencionales para aviones a reacción, Jet A y JP-5, y dos combustibles alternativos, C1 y C5. Las velocidades de combustión laminar de estos combustibles se predicen utilizando mecanismos de reacción esqueléticos y detallados. Los tiempos de retraso de ignición se predicen en el contexto de motores de ramjet de modo dual. Se llevan a cabo Simulaciones de Grandes Remolinos (LES) de la combustión de aerosol en un motor aeroespacial para investigar cómo las diferentes propiedades termodinámicas y químicas de los combustibles alternativos conducen a un comportamiento emergente diferente. Se desarrolla un nuevo conjunto de correlaciones termodinámicas para el modelo de aerosol. Las predicciones de velocidad de combustión laminar se normalizan por el calor de combustión para revelar una tendencia de combustible más distintiva, siendo C1 el que arde más lentamente y C5 el más rápido. Los resultados de ignición destacan las contribuciones del efecto del Coeficiente de Temperatura Negativa (NTC), la relación de equivalencia y el enriquecimiento de hidrógeno en la determinación de las escalas de tiempo de ignición en motores de ramjet de modo dual. Los resultados del aerosol revelan que los combustibles alternativos volátiles para aviones a reacción tienen profundidades de penetración cortas y que la llama del combustible más químicamente divergente (C1) se estabiliza relativamente cerca del aerosol.
Descripción
Con el creciente interés en la aviación civil supersónica e hipersónica sostenible, existe la necesidad de modelar la combustión de combustibles alternativos y sostenibles para aviones a reacción. Este trabajo presenta simulaciones numéricas de varios fenómenos relacionados, incluyendo llamas laminares, ignición y llamas de aerosol. Se enfocan en dos combustibles convencionales para aviones a reacción, Jet A y JP-5, y dos combustibles alternativos, C1 y C5. Las velocidades de combustión laminar de estos combustibles se predicen utilizando mecanismos de reacción esqueléticos y detallados. Los tiempos de retraso de ignición se predicen en el contexto de motores de ramjet de modo dual. Se llevan a cabo Simulaciones de Grandes Remolinos (LES) de la combustión de aerosol en un motor aeroespacial para investigar cómo las diferentes propiedades termodinámicas y químicas de los combustibles alternativos conducen a un comportamiento emergente diferente. Se desarrolla un nuevo conjunto de correlaciones termodinámicas para el modelo de aerosol. Las predicciones de velocidad de combustión laminar se normalizan por el calor de combustión para revelar una tendencia de combustible más distintiva, siendo C1 el que arde más lentamente y C5 el más rápido. Los resultados de ignición destacan las contribuciones del efecto del Coeficiente de Temperatura Negativa (NTC), la relación de equivalencia y el enriquecimiento de hidrógeno en la determinación de las escalas de tiempo de ignición en motores de ramjet de modo dual. Los resultados del aerosol revelan que los combustibles alternativos volátiles para aviones a reacción tienen profundidades de penetración cortas y que la llama del combustible más químicamente divergente (C1) se estabiliza relativamente cerca del aerosol.