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Evolución de la función de distribución del tamaño de partículas de hollín en el cilindro y el sistema de escape de motores de pistón: simulación

Autores: Frolov, Sergey M.; Avdeev, Konstantin A.; Ivanov, Vladislav S.; Vlasov, Pavel A.; Frolov, Fedor S.; Semenov, Ilya V.; Belotserkovskaya, Marina S.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Evolución de la función de distribución del tamaño de partículas de hollín en el cilindro y el sistema de escape de motores de pistón: simulación


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Herramienta computacional
Función de distribución del tamaño de partículas de hollín
Motor de combustión interna
Tubo de escape
Formación de hollín
Modelo de coagulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 8

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se desarrolla y prueba una herramienta computacional para simular la evolución temporal de la función de distribución del tamaño de partículas de hollín (SDF) en el motor de combustión interna (ICE) y en el tubo de escape adjunto, comparándola con datos experimentales disponibles sobre la SDF de partículas de hollín en la salida del sistema de escape. En primer lugar, se desarrolla una base de datos de propiedades de partículas de hollín (diámetro medio de partículas, dispersión, densidad total de número de partículas frente al tiempo para diferentes combustibles, relaciones de equivalencia de combustible a aire, temperaturas, presiones y recirculación de gases de escape) basada en un modelo detallado de formación de hollín bajo condiciones de ICE, que ha sido rigurosamente validado. La base de datos está organizada en forma de tablas de búsqueda. En segundo lugar, la SDF de partículas de hollín en la base de datos se aproxima utilizando la SDF log-normal, que se utiliza directamente en los cálculos multidimensionales del proceso de operación del ICE. En tercer lugar, se desarrolla el modelo de coagulación de partículas de hollín, que incluye tres mecanismos de coagulación: Browniano, cinético-turbulento y difusión-turbulenta. Este modelo se aplica para simular la evolución de la SDF de partículas de hollín en el tubo de escape después de abrir la válvula de escape. Los cálculos muestran que el proceso de coagulación de partículas de hollín en el tubo de escape tiene un efecto significativo en el tamaño medio de las partículas en la salida del sistema de escape (el diámetro medio de las partículas puede aumentar casi un orden de magnitud), y el mecanismo dominante de coagulación de partículas en el sistema de escape de un motor diésel es el mecanismo Browniano. El objetivo, el enfoque y los resultados obtenidos son las características novedosas del estudio.

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