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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

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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


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.

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