Utafiti wa kitaaluma, lugha inayoeleweka

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 Septemba 2026, Jumapili
VERİANLAUchapishaji huru wa sayansi
Fungua au funga menyu
...
Home / Sayansi Tumizi / Utafiti wa Nishati / Jeti za Methani–Hidrojeni katika Mtiririko Mtambuka Uliofungwa: Uwiano wa Hidrojeni Unabadilishaje Upenyaji wa Jeti, Turbulensi na Mchanganyiko wa Mafuta–Hewa?
Utafiti wa Nishati

Jeti za Methani–Hidrojeni katika Mtiririko Mtambuka Uliofungwa: Uwiano wa Hidrojeni Unabadilishaje Upenyaji wa Jeti, Turbulensi na Mchanganyiko wa Mafuta–Hewa?

Utafiti huu umechunguza jinsi mafuta ya methani–hidrojeni yenye hidrojeni kati ya %0 na %100 kwa ujazo yanavyosonga na kuchanganyika na hewa yanapodungwa katika mtiririko mtambuka wa hewa uliofungwa, unaowakilisha njia za kuchanganyia za turbine ya gesi, chini ya uingizaji wa kudumu wa nishati ya joto.

27/07/2026  Veri Anla Imetazamwa mara 34
Jeti za Methani–Hidrojeni katika Mtiririko Mtambuka Uliofungwa: Uwiano wa Hidrojeni Unabadilishaje Upenyaji wa Jeti, Turbulensi na Mchanganyiko wa Mafuta–Hewa?

Utafiti huu ulichunguza jinsi mafuta ya methane-hidrojeni yenye hidrojeni kati ya %0 na %100 kwa ujazo huenea na kuchanganyika na hewa inapoingizwa kwenye mkondo wa hewa mtambuka uliofungwa unaowakilisha njia za kuchanganya turbine ya gesi, chini ya uingizaji wa nishati ya joto wa mara kwa mara.Watafiti waliunga mkono Uigaji Mkubwa wa Eddy (LES) kwa hesabu za wastani za Reynolds Navier-Stokes (RANS);kulinganisha njia ya jeti, kupenya kwa mafuta, miundo ya eddy, wigo wa turbulensi, na kutochanganyika kwa mafuta na hewa.Matokeo ya LES yalionyesha kuwa kupenya kwa jeti hakukuongezeka kwa mstari na uwiano wa hidrojeni;kupenya kwa juu zaidi kulionekana katika mchanganyiko ulio na takriban hidrojeni ya %80 kwa ujazo.Hata hivyo, utafiti huu ni mfumo wa nambari usioweza kuwaka, haujapitiwa na wenzao, na uhusiano mpya wa njia uliopendekezwa bado haujathibitishwa kimajaribio.

Kuongeza uwiano wa hidrojeni kulipunguza kiwango cha mtiririko wa wingi kinachohitajika kwa ajili ya uingizaji wa nishati wa mara kwa mara wa mafuta huku ikiongeza kasi ya jeti.Kasi ya mafuta ilifikia 295 m/s katika kesi ya hidrojeni-methane (%0) na 978 m/s katika kesi ya hidrojeni safi.Hata hivyo, kutokana na msongamano mdogo sana wa hidrojeni safi, uwiano wa kasi-mtiririko ulifikia thamani yake ya juu zaidi si katika hidrojeni safi, bali katika mchanganyiko ulio na hidrojeni yenye ujazo wa %80.Athari hizi zinazopingana zilisababisha ongezeko la awali la kupenya kwa jeti, kufikia kiwango chake cha juu zaidi karibu na hidrojeni yenye ujazo wa %80, na kisha kupungua tena katika hidrojeni safi.

Utafiti ulionyesha kuwa mlinganyo wa kawaida wa trajektoria wa Holdeman unapunguza kwa kiasi kikubwa kupenya kulikotabiriwa na LES, haswa chini ya hali ya hidrojeni yenye ujazo wa %80 na %100.Watafiti walipendekeza milinganyo miwili iliyorekebishwa ambayo hupunguza athari ya msongamano na kuangazia uwiano wa kasi-mtiririko.Mlinganyo wa pili uliorekebishwa uliripotiwa kutoa makubaliano ya karibu zaidi na matokeo ya LES chini ya hali zilizosomwa.

Uchanganyiko wa mafuta-hewa ulipungua kimfumo kadri uwiano wa hidrojeni ulivyoongezeka.Matokeo haya hayakuhusishwa tu na utoaji wa juu wa molekuli wa hidrojeni ikilinganishwa na methane;Imetathminiwa kuwa utaratibu wa msingi ni uimarishaji wa mchanganyiko na nishati ya kinetiki yenye msukosuko inayotokana na kasi ya juu ya jeti.Hata hivyo, utafiti huo haukuchunguza moja kwa moja mwali, halijoto, au NO.x haikuiga uundaji wake.Mazingatio ambayo kutokuchanganyika kwa chini kunaweza kusababisha usambazaji sawa wa halijoto na sehemu chache za moto hazijathibitishwa na upimaji wa mwako au kipimo cha uchafuzi.

Swali kuu la utafiti ni lipi?

Swali kuu la utafiti ni jinsi kuongeza hidrojeni kwenye gesi asilia kunabadilisha njia ya mtiririko wa jeti na ubora wa mchanganyiko wa mafuta-hewa katika chaneli iliyofungwa ya turbine ya gesi.Hasa, kubadilisha uwiano wa hidrojeni wakati wa kudumisha pembejeo sawa ya nishati ya kemikali;Inabadilisha msongamano wa mafuta, kiwango cha mtiririko wa wingi, kasi ya jeti, kasi ya kasi na mgawanyiko wa molekuli kwa wakati mmoja.Kwa kuwa mali hizi hazifanyi kazi kwa kujitegemea kwa kila mmoja, haiwezi tu kutabiri kuwa hidrojeni zaidi daima itazalisha kupenya kwa jeti ya juu au ya chini.

Utafiti pia ulichunguza kama mlinganyo wa Holdeman, unaotumika sana kwa jeti za gesi asilia, unategemewa kwa nishati zenye hidrojeni.Uhusiano wa Holdeman ulitokana na jeti za hewa zenye joto zilizodungwa kwenye mkondo usiolipishwa na ulithibitishwa kwa uwiano wa kasi wa 15 hadi 60.Thamani katika utafiti huu ni kati ya 9,09 na 14,09, na utunzi wa mafuta huanzia methane hadi hidrojeni safi.

Ni pengo gani katika fasihi linalolengwa?

Jet katika muundo wa crossflow (JICF);Inatumika sana katika matumizi kama vile uchanganyaji wa mafuta-hewa, hewa ya dilution ya chumba cha mwako na upoaji wa uingizaji wa blade ya turbine.Ingawa kuna fasihi pana kuhusu jeti zisizolipishwa au zisizo na kikomo, jiometri zilizofungwa zinazofanana na njia halisi za kuchanganya turbine za gesi hazijasomwa sana.

Kazi nyingi za awali zilizo na nishati zenye hidrojeni zimeshughulikia miale ya athari, jeti zisizo na kipimo cha maabara, au uwiano maalum wa hidrojeni.Pengo linalolengwa na utafiti huu ni;%0, %40, %60, %80 na %100 ni tathmini za pamoja za tabia ya trajektoria na mchanganyiko wa michanganyiko ya hidrojeni kwa pembejeo sawa ya nishati katika chaneli iliyofungwa na isiyo na mwako inayotokana na kichomea turbine ya gesi.

Ni miundo gani ya mtiririko inayotokea katika jeti ya mtiririko mtambuka?

Jeti ya mafuta inayotolewa perpendicular kwa mtiririko wa hewa inayosonga katika mwelekeo wa msalaba haisogei kwa mstari ulionyooka.Mtiririko wa hewa unapoinamisha jeti chini ya mkondo, mifumo iliyounganishwa ya vortex huunda kuzunguka jeti:

  • Jozi ya vortex inayozunguka, CVP: Jozi ya vortex ya kiwango kikubwa, yenye umbo la figo ambayo huamua usafiri wa mafuta na kuchanganya katika uwanja wa mbali wa jeti.
  • Horseshoe vortex: Inajumuisha mwingiliano wa gradient ya nyuma ya shinikizo mbele ya shimo la jeti na safu ya mpaka ya ukuta.
  • Mipasuko ya safu ya jet shear: Inatokana na kuyumba kwa Kelvin-Helmholtz kunakosababishwa na tofauti ya kasi kati ya jeti na mkondo wa sasa.
  • Njia za upepo: Inahusishwa na safu ya mpaka na kutenganisha mtiririko nyuma ya shimo la jeti.
  • Mizunguko midogo yenye umbo la pini ya nywele: Hizi ni miundo midogo midogo ya turbulensi inayoonekana hasa karibu na ukuta.

Katika picha za LES, imeonekana kuwa uwiano wa hidrojeni hubadilika sio tu mstari wa kati wa jeti, lakini pia ukubwa wa vortices hizi, kuwasiliana kwao na ukuta na mwingiliano wao na kila mmoja.Ingawa jozi kubwa pinzani ya vortex haikufikia ukuta wa juu katika hali ya hidrojeni ya ujazo ya %0, mguso wa moja kwa moja na ukuta wa juu ulitokea katika visa vya kawaida vya kuingiza nishati kati ya %40 na %100 hidrojeni.Mwendo wa kasi ya chini %60 hali ya hidrojeni ilionyesha muundo wa vortex karibu na hali safi ya methane yenye uwiano sawa wa kasi ya mtiririko.

Kikoa cha kompyuta na hali ya uendeshaji

Sehemu ya nambari ni kiwango cha ubadilishaji cha aina ya Mitsubishi NO cha chini kilichotengenezwa katika Chuo Kikuu cha Cranfield.x Imehamasishwa na eneo la kuchanganya mafuta na hewa ya kichomeo.Usanidi huu sio mfano wa moja kwa moja wa chumba cha mwako wa kibiashara;hata hivyo, uwiano wa kiwango na mpangilio ulichaguliwa kuwakilisha njia ya vitendo ya kuchanganya turbine ya gesi.

  • Kipenyo cha shimo la mafuta: 4 mm
  • Urefu wa bomba la mafuta: 4 mm
  • Umbali kati ya paio la hewa na shimo la mafuta: 20 mm
  • Vipimo vya bomba: 168,12 mm × 75 mm × 26,75 mm
  • Joto la hewa: 692 K
  • Kasi ya hewa ya kuvuka: 95 m/s
  • Joto la kawaida la kuingiza mafuta: 413 K
  • Idadi ya mashimo ya mafuta: Jeti moja ya mviringo
  • Hali ya mwako: Imezimwa, mtiririko bila mwako

Uingizaji wa nishati ya kemikali uliwekwa sawa katika hali zote sita za uendeshaji:

HaliH2 uwiano wa kiasiCH4 uwiano wa kiasiKiwango cha mtiririko wa mafutaJoto la mafutaKasi ya mafutaUwiano wa mtiririko wa kasi J
1%0%10026,35 g/s413 K295 m/s9,09
2%40%6023,79 g/s413 K409 m/s11,40
3%60%4021,59 g/s413 K508 m/s12,83
4%80%2017,98 g/s413 K669 m/s14,09
5%100%010,99 g/s413 K978 m/s12,64
6: Chini-J %60 H2%60%4021,59 g/s292 K360 m/s9,09

Ingawa hidrojeni safi ina kasi ya juu zaidi ya jeti, haina uwiano wa juu zaidi wa mtiririko wa momentamu. Sababu ni kwamba momentamu huamuliwa si na kasi pekee, bali pia na msongamano. Msongamano mdogo sana wa hidrojeni safi ulisawazisha sehemu ya ongezeko la kasi; thamani ya J ilifikia kiwango cha juu cha 14,09 katika mchanganyiko wenye hidrojeni %80, kisha ikashuka hadi 12,64 katika hidrojeni safi.

Hali ya sita ni hali maalum ya udhibiti.Ingawa %60 ina hidrojeni kwa ujazo, halijoto ya kuingiza mafuta ilipunguzwa hadi 292 K na kasi ya mtiririko ilisawazishwa hadi thamani ya 9,09 katika hali safi ya methane.Kwa hivyo, athari za muundo wa hidrojeni na mtiririko wa kasi zinaweza kutengwa kwa sehemu kutoka kwa kila mmoja.

Modeli za LES na RANS zimetekelezwaje?

Uigaji mkubwa wa eddy ulisuluhisha moja kwa moja miundo ya misukosuko mikubwa kuliko matundu ya kukokotoa;eddies ndogo ziliwakilishwa na modeli ndogo ya Wall-Adapting Local Eddy-Viscosity (WALE).Kikoa kikuu cha LES kina takriban seli milioni 12 zilizoundwa kwa ANSYS ICEM 2021.Upunguzaji wa matundu ya ndani ulitumika katika eneo hili ili kunasa vijishimo vidogo karibu na ghuba ya mafuta.

%0, %40, %60 na %80 hatua ya saa chini ya hali ya hidrojeni 1 × 10-6 imechaguliwa kwa sekunde.Hatua ya wakati ili kuweka nambari ya Courant-Friedrichs-Lewy katika takriban moja kutokana na kasi ya juu ya kuingia ya hidrojeni safi 978 m/s 2 × 10-7 imepunguzwa hadi sekunde.Marudio ya 20 yalifanywa kwa kila hatua ya wakati na mabaki yalipunguzwa kwa angalau maagizo mawili ya ukubwa.

Kwa kila hali ya LES, nyakati tano za usafirishaji wa mtiririko zilihesabiwa kwa muunganisho wa awali, nyakati tano za mpito wa mtiririko kwa kupata wastani wa muda, na nyakati tatu za mpito wa mtiririko kwa kurekodi mawimbi ya nishati ya kinetiki ya msukosuko wa papo hapo.Jumla ya muda wa kukokotoa ni muda wa mtiririko wa 13.

Sifa za thermofizikia za mchanganyiko wa gesi hutolewa na utaratibu wa AramcoMech 1.3.Ingawa modeli ya mwako Inayozalishwa kwa Njia Mbalimbali imeongezwa kwenye mpango wa kukokotoa, athari za kemikali hazijawezeshwa.Kwa hiyo, utafiti sio simulation ya mwako au chafu, lakini uchunguzi usio na mwako wa mchakato wa mchanganyiko wa mafuta-hewa kabla ya moto.

Katika ulinganisho wa RANS, miundo ya k-ε inayoweza kutambulika mwanzoni na k-ω miundo ya misukosuko ya kawaida ilitathminiwa.Katika kipochi cha hidrojeni cha %40, muundo wa k-ε unaoweza kutambulika hutabiri kupita kiasi jeti inayofika kwenye ukuta wa juu na kugawanyika katika sehemu mbili.Kwa kuwa muundo wa kawaida wa k-ω unalingana vyema na usambazaji wa pato la LES, mtindo huu ulichaguliwa kwa hesabu kuu za RANS.

Njia ya nambari imethibitishwaje?

Tofauti na jiometri ya chaneli kuu iliyofungwa, mpangilio wa jet-crossflow wa hewa bila malipo ambao data ya majaribio ilichapishwa hapo awali umerekebishwa.Katika hali hii ya uthibitishaji, kasi ya kasi ni 16, kipenyo cha jeti ni 8 mm, kasi ya hewa inayopita ni 9,43 m/s, na shinikizo ni angahewa.Mtandao wa LES wa uthibitishaji ulikuwa na takriban nodi milioni 10 na+ thamani imehifadhiwa kwa takriban 3.

matokeo ya LES na RANS;Zililinganishwa na wasifu wa majaribio katika suala la mkusanyiko wa wastani wa jeti, vipengee vya wastani vya kasi, wastani wa kushuka kwa thamani ya mraba wa mkusanyiko, na vipengele vya mkazo vya Reynolds.Ingawa RANS ilinasa wasifu fulani karibu na ukuta, ilipoteza usahihi katika nafasi za juu.LES ilionyesha makubaliano bora katika mtiririko wa jumla na tabia ya misukosuko.

LES ilikadiria chini ukubwa wa dhiki ya Reynolds ya mkondo katika eneo la ukuta karibu sana na shimo la jeti.Zaidi ya hayo, RANS na LES hazikuweza kunasa kikamilifu usambazaji fulani wima wa mkazo wa Reynolds.Waandishi walihusisha hili kwa kukosa maelezo katika masharti ya mipaka yaliyochapishwa ya utafiti wa uthibitishaji.Hii inaonyesha kuwa mbinu ya nambari inawakilisha mtiririko wa jumla lakini haithibitishi kikamilifu vipengele vyote vya msukosuko wa ndani.

Milinganyo ya kimsingi inaeleza nini?

Kigezo cha Courant-Friedrichs-Lewy

\[ CFL = \frac{U\,dt}{\Delta} \]

Hapa U kiwango cha mtiririko wa ndani (m/s), dt hatua ya wakati (s), Δ inaonyesha ukubwa wa mtandao wa tabia (m) unaofafanuliwa na mzizi wa mchemraba wa ujazo wa seli.Idadi ya CFL kuwa takriban moja inakusudiwa kuhakikisha kuwa taarifa ya mtiririko inayobebwa katika hatua moja ya wakati haizidi saizi ya takriban seli moja.

Mkazo wa Reynolds katika LES na RANS

\[ \overline{u_i' u_j'} = \overline{u_i u_j} - \overline{u_i}\,\overline{u_j} \]

LES hukokotoa moja kwa moja mfadhaiko wa Reynolds kutoka kwa kushuka kwa kasi inayoweza kutatua. ui' na uj'inarejelea kushuka kwa kasi kwa papo hapo katika pande mbili za kuratibu.

\[ -\rho \overline{u_i' u_j'} = \mu_t \left(\frac{\partial U_i}{\partial x_j}+\frac{\partial U_j}{\partial x_i}\right)-\frac{2}{3}\rho K\delta_{ij} \]

Katika modeli ya RANS, mkazo wa Reynolds umeigwa kwa mbinu ya Boussinesq. ρ msongamano (kg/m³), μt mnato unaobadilikabadilika (Pa·s), K nishati ya kinetiki ya turbulensi (m²/s²), Ui kasi ya wastani na δij Ni delta ya Kronecker.Njia hii ni moja wapo ya tofauti kuu zinazoelezea kwa nini LES na RANS zinaweza kutabiri uenezi wa jeti na kasi ya kuchanganya tofauti.

Uwiano wa mtiririko wa momentamu na trajektoria ya Holdeman

\[ J = \frac{\rho_j u_j^2}{\rho_\infty u_\infty^2} \]

Jinawakilisha shinikizo la kasi la jeti ya mafuta dhidi ya mtiririko wa hewa. ρj na uj wiani na kasi ya jeti ya mafuta; ρ∞ na u∞ ni wiani na kasi ya sasa ya msalaba.Kuongezeka kwa kasi ya jeti kuna athari kali kwa sababu mraba wa kasi huingia kwenye equation;hata hivyo, msongamano wa chini wa hidrojeni hupunguza baadhi ya ongezeko hili.

\[ \frac{Z_c}{D} = 0.76\left(\frac{\rho_j}{\rho_\infty}\right)^{0.15}J^{0.52}\left(\frac{X_c}{D}\right)^{0.27} \]

Katika mlinganyo wa Holdeman Zc kupenya kwa wima kwa jeti, Xc umbali wa usawa baada ya shimo na D ni kipenyo cha shimo.Mlinganyo huo unatoa uzito mkubwa kwa uwiano wa kasi wa mtiririko 0,52, uwiano wa msongamano 0,15, na umbali wa chini wa mkondo usio na kipimo 0,27.Matokeo ya utafiti yanaonyesha kuwa kutokana na matumizi haya ya uwiano wa wiani, uwiano unapunguza kupenya kwa jets zenye hidrojeni.

Uhusiano mwingine wa Holdeman-Smith kwa mtiririko uliofungwa wa jeti nyingi mfululizo pia umesomwa katika makala:

\[ \frac{y_c}{H_{eq}} = a_1(0.3575)J^{0.25}\left(\frac{S}{d}\right)^{0.14}\left(\frac{H_{eq}}{d}\right)^{-0.45}C_d^{0.155}\left(\frac{x}{H_{eq}}\right)^{0.17}\exp(-b) \]

\[ a_1 = \min\left[\left(1+\frac{S}{H_{eq}}\right),2\right] \]

\[ b = 0.091\left(\frac{x}{H_{eq}}\right)^2\frac{1-\left[\left(\frac{S}{H_{eq}}\right)J^{0.5}/3.5\right]}{S/H_{eq}} \]

S umbali kati ya vituo vya jirani vya jeti, Heq urefu wa kituo na Cd ni mgawo wa kutokwa.Kwa kuwa utafiti huu ulihusisha jeti moja na masharti ya uhalali wa uunganisho hayakufikiwa, milinganyo hii haikutumika kwa ukadiriaji mkuu wa trajektoria.

Spektra ya nishati ya turbulensi

\[ K = \int_0^\infty E(k)\,dk \]

K jumla ya turbulensi wa nishati ya kinetiki, k = 2\pi/l nambari ya wimbi na E(k) ni msongamano wa nishati kwa kila kitengo cha nambari ya wimbi.Eddies kubwa ziko kwenye nambari za wimbi la chini, eddies ndogo ziko kwenye nambari za wimbi la juu.

\[ E(k) = C\varepsilon^{2/3}k^{-5/3}f_Lf_\eta \]

ε kiwango cha upotevu wa nishati, C mara kwa mara, fL eneo lenye nishati na fη inawakilisha sura ya eneo la kupungua.Katika hali ndogo masahihisho haya mawili yanakaribia takriban moja na mteremko wa wigo unakaribia sheria ya Kolmogorov -5/3.Mteremko huu ulionekana katika grafu za msongamano wa nguvu za spectral za utafiti, kwa hivyo ilitathminiwa kuwa mizani iliyo na nishati, inertial na hasara ilinaswa na LES.

Nambari ya Strouhal na wiani wa spectral ya nguvu

\[ St = \frac{fd}{U_j} \]

St masafa yasiyo na kipimo, f masafa (Hz), d kipenyo cha jeti (m) na Uj kasi ya jeti (m/s).Nambari za chini za Strouhal zinalingana na eddies kubwa na za polepole, na maadili ya juu yanalingana na miundo midogo na ya haraka zaidi.

\[ PSD(f_n) = \frac{E(f_n)}{\Delta f} \]

Msongamano wa wigo wa nguvu unaonyesha jinsi nishati katika mawimbi ya nishati ya kinetiki yenye misukosuko inavyosambazwa kwenye masafa.Kitengo kilichotumika katika utafiti (m/s)4/Hz.Ugeuzaji hadi kikoa cha masafa ulifanywa na ubadilishaji wa haraka wa Fourier, na dirisha la Hanning lilitumiwa ili kupunguza uondoaji bandia kwenye ncha za mfuatano wa sampuli.

\[ \Phi_n = \frac{1}{N}\sum_{k=0}^{N-1}\Phi_k\exp\left(-\frac{2\pi ikn}{N}\right) \]

Φk mfano wa mfululizo wa wakati mbichi, Φn Mgawo wa Fourier, N jumla ya idadi ya sampuli na i ni sauti pepe.Mabadiliko haya hutenganisha mawimbi ya msukosuko ya papo hapo katika vipengele vya masafa.

Utambuzi wa vortices kwa kigezo cha Q

\[ Q = \frac{1}{2}\left(\|\Omega\|^2-\|S\|^2\right) \]

S tensor ya kiwango cha matatizo, Ω inawakilisha kipenyo cha spin au vorticity.Thamani za Q chanya na za juu vya kutosha huwezesha vortice ya pande tatu kuonyeshwa kama isososo kwa kutambua maeneo ambapo athari ya mzunguko ni kali kuliko athari ya mkazo.

\[ S_{ij} = \frac{1}{2}\left(\frac{\partial U_i}{\partial X_j}+\frac{\partial U_j}{\partial X_i}\right) \]

\[ \Omega_{ij} = \frac{1}{2}\left(\frac{\partial U_i}{\partial X_j}-\frac{\partial U_j}{\partial X_i}\right) \]

Q = 10 katika ulinganisho wa msingi wa hidrojeni8, katika uthibitishaji kukimbia Q = 9 × 105 uso wa uso umetumika.Viwango hivi vilichaguliwa kwa nguvu, si kama kikomo cha uhalali wa kimwili, lakini kufanya eddies kubwa kuonekana bila kupoteza maelezo.

Kutokuchanganyika kwa mafuta–hewa

\[ S_f = \sqrt{\frac{\sum C_n^2W_n}{\sum W_n}-\left(\frac{\sum C_nW_n}{\sum W_n}\right)^2} \]

Cn sehemu ya wingi wa mafuta ya ndani katika tambarare ya kutoka, Wn kiwango cha mtiririko wa wingi kupita kwenye seli ya mtandao husika na Sf mkusanyiko kamili usio na mchanganyiko.Mlinganyo huo hutoa kipimo sawa na mkengeuko wa kawaida wa mgawanyo wa ukolezi wa mafuta unaopimwa na mtiririko wa wingi.

\[ S_{FAR} = \sqrt{\frac{m_f}{m_f+m_a}-\left(\frac{m_f}{m_f+m_a}\right)^2} \]

mf jumla ya mafuta, ma jumla ya kiwango cha mtiririko wa hewa. SHEADLIGHTni thamani ya kuhalalisha inayowakilisha kiwango cha juu zaidi ambacho hakijachanganywa ambapo mafuta na hewa hutenganishwa kabisa.

\[ S_N = \frac{S_f}{S_{FAR}} \]

Kutochanganyika kwa kawaida SNinachukua thamani 0 katika kuchanganya kamili na 1 katika utengano kamili.Thamani ya chini inamaanisha usambazaji wa mafuta usio na usawa.

Kujumuisha thamani ya chini ya joto katika kipimo cha kutokuchanganyika

\[ S_{f,L} = \sqrt{\frac{\sum (L_{mix}C_n)^2W_n}{\sum W_n}-\left(\frac{\sum L_{mix}C_nW_n}{\sum W_n}\right)^2}=L_{mix}S_f \]

\[ S_{FAR,L}=L_{mix}S_{FAR} \]

\[ S_{N,L}=\frac{S_{f,L}}{S_{FAR,L}}=\frac{S_f}{S_{FAR}}=S_N \]

Lchanganyani thamani ya chini ya kaloriki ya mchanganyiko wa mafuta.Tofauti katika mizani kamili ya usambazaji wa nishati yenye thamani ya chini ya kaloriki ya mafuta.Walakini, kwa kuwa mgawo sawa huingia kwenye nambari na dhehebu, hali ya kawaida isiyo na mchanganyiko haibadilika kihisabati.Kwa hiyo, marekebisho ya thamani ya chini ya kalori ni muhimu kwa kutafsiri usambazaji kamili wa nishati, wakati wa kawaida SN haibadilishi thamani yake.

Ubora wa wavu wa LES

\[ k_{total}=k_{res}+k_{sgs} \]

\[ \frac{k_{res}}{k_{res}+k_{sgs}}>0.8 \]

kpicha kutatuliwa moja kwa moja, ksgs ni nishati ya kinetiki ya turbulensi iliyotolewa katika muundo wa subnet.Utafiti ulitumia azimio la moja kwa moja la angalau %80 ya jumla ya nishati ya turbulensi kama kipimo cha utoshelevu wa mtandao.

\[ k_{res}=\frac{1}{2}\left(U_{RMSE}^2+V_{RMSE}^2+W_{RMSE}^2\right) \]

\[ k_{sgs}=\left(\frac{\mu_{sgs}}{\rho C_V\Delta}\right)^2 \]

URMSE, VRMSE na WRMSE kushuka kwa thamani ya mraba ya vipengele vitatu vya kasi; μsgs subnet turbulent viscosity na CV Inatumika mara kwa mara kama 0,094.Katika sehemu nyingi zilizochunguzwa, uwiano wa nishati uliotatuliwa ulibaki kati ya 0,8 na 1;ni jeti pekee iliyoshuka chini ya 0,8 katika sehemu ndogo sana ya ukuta wa kuingilia.

Uhusiano uliopendekezwa wa trajektoria uliorekebishwa

Uhusiano wa kwanza uliorekebishwa huondoa kabisa uwiano wa msongamano kutoka kwa fomula ya Holdeman:

\[ \frac{Z_c}{D}=0.76J^{0.52}\left(\frac{X_c}{D}\right)^{0.27} \]

Mlinganyo huu huamua mwelekeo wa jeti tu kwa kasi ya kasi na umbali wa chini wa mkondo.Ingawa matokeo ya LES yanaunga mkono utawala wa kasi, tofauti ndogo kati ya hidrojeni ya chini-J %60 na methane safi ilionyesha kuwa msongamano hauwezi kupuuzwa kabisa.

Uunganisho wa pili uliorekebishwa huleta tena athari ya msongamano na kizidishi dhaifu, cha kijadirika:

\[ \frac{Z_c}{D}=0.76J^{0.52}\left(\frac{X_c}{D}\right)^{0.27}\exp(b) \]

\[ b=\left(1-\exp\left(1-\frac{J}{J_{70\%H_2}}\right)\right)\left(0.2+\frac{\rho_{0\%H_2}-\rho}{\rho_{0\%H_2}-\rho_{100\%H_2}}\right) \]

J70%H2, uwiano wa mtiririko wa kasi wa ujazo wa dhahania %70 hali ya hidrojeni; ρ0%H2 hali safi ya methane, ρ100%H2 hali safi ya hidrojeni na ρ ni msongamano wa mchanganyiko uliochunguzwa.0,2 ya mara kwa mara na hali ya marejeleo %70 zilichaguliwa kwa uthabiti ili kutoshea data ya LES.Hizi sio sanjari za ulimwengu wote za fizikia.

Ufafanuzi mpya wa kutokuchanganyika unaotegemea wakati

\[ S_{f,t}=\sqrt{\frac{\sum_t\left(\sum_n C_n^2W_n\right)_t}{\sum_t\left(\sum_nW_n\right)_t}-\left[\frac{\sum_t\left(\sum_nC_nW_n\right)_t}{\sum_t\left(\sum_nW_n\right)_t}\right]^2} \]

\[ S_{FAR,t}=\sqrt{\frac{\sum_t(m_f)_t}{\sum_t(m_f+m_a)_t}-\left[\frac{\sum_t(m_f)_t}{\sum_t(m_f+m_a)_t}\right]^2} \]

\[ S_{N,t}=\frac{S_{f,t}}{S_{FAR,t}} \]

Ingawa mbinu ya kawaida hutumia tu usambazaji wa anga katika tambarare ya kutoka uliokokotolewa kwa wastani wa muda, ufafanuzi mpya hunasa tofauti za anga kati ya seli na mabadiliko ya mkusanyiko kadiri muda unavyopita.

Katika jiometri hii, kutochanganyika kwa LES za kitamaduni na kutochanganyika kwa LES kutegemea wakati ziko karibu sana.Matokeo yanaonyesha kuwa katika hali zilizosomwa, ukiukwaji wa anga huamua ubora wa mchanganyiko, na kushuka kwa joto kwa muda kubaki sekondari.Utafiti unaonyesha wazi kuwa matokeo haya hayawezi kujumuishwa kwa usanidi mwingine wa injector.

Jet trajectory na sehemu ya molekuli ya mafuta inaonyesha nini?

Katika picha za sehemu ya molekuli ya mafuta kwenye jeti ya katikati ya jeti, jeti ya mafuta imeinamishwa chini ya mkondo kwa mkondo.Watafiti walifuatilia mwisho wa chini wa eneo la rangi ambapo sehemu ya molekuli ya mafuta ni 0,2 kama kiashirio cha mchanganyiko.

Hali ya haidrojeniNafasi ya ncha ya sehemu ya molekuli 0,2 katika RANSNafasi ya kidokezo cha sehemu ya molekuli 0,2 katika LES
%0 H222 mm31 mm
%40 H216 mm20 mm
%60 H211 mm20 mm
%80 H27 mm16 mm
%100 H25 mm11 mm
Chini-J %60 H214 mm25 mm

Ukweli kwamba RANS inatoa urefu mfupi wa ncha katika hali zote inaonyesha kwamba inaenea na kuchanganya mafuta kwa kasi zaidi kuliko LES.Hata hivyo, ufupisho wa mwisho wa sehemu ya molekuli ya 0,2 na hidrojeni sio tu ushahidi wa kuchanganya kwa kasi zaidi.Chini ya uingizaji wa nishati mara kwa mara, uwiano wa hidrojeni unavyoongezeka, kiwango cha jumla cha mtiririko wa mafuta na sehemu ya jumla ya mafuta hupungua.Kwa hiyo, kutoweka mapema kwa kizingiti sawa cha 0,2 kunahusisha kasi ya kuchanganya na mabadiliko katika mkusanyiko wa awali.

Ulinganisho wa hali ya hidrojeni ya juu-J na ya chini-J %60 ilionyesha umuhimu wa mtiririko wa kasi.Katika hali ya chini-J, urefu wa ncha ulikuwa 14 mm katika RANS na 25 mm katika LES;Kiwango cha %60 kilibaki muda mrefu zaidi kuliko maadili ya 11 mm na 20 mm katika hali ya hidrojeni.Kasi ya chini ya jeti na turbulensi dhaifu ulisababisha mtawanyiko wa polepole wa mafuta.

Kwa nini kupenya ni juu zaidi katika %80 hidrojeni?

Kupenya kwa jeti kulibainishwa na nafasi ya wima yenye mkusanyiko wa juu wa mafuta katika nafasi X = 40 mm.Kulingana na matokeo ya LES, upenyezaji ulifikia kiwango cha juu kabisa karibu na %80 hidrojeni kwa ujazo.Kilele cha RANS ni karibu %70, na kilele cha uhusiano wa Holdeman ni karibu %60 hidrojeni.

Tabia hii isiyo ya mstari ni matokeo ya athari mbili za kimwili zinazopingana:

  1. Kuongeza uwiano wa hidrojeni huongeza kasi ya jet ya mafuta kwa uingizaji sawa wa nishati.Hii huongeza kupenya huku mraba wa kasi unapoingia kwenye mwendo kasi.
  2. Maudhui ya juu sana ya hidrojeni hupunguza msongamano wa mafuta. Hidrojeni safi inapokaribia, kupungua kwa msongamano hupunguza athari ya kuongezeka kwa kasi kwa kasi.

Kwa hivyo, ingawa jeti safi ya hidrojeni %80 ina kasi zaidi kuliko mchanganyiko wa hidrojeni, ina thamani ya chini ya J na kupenya chini. LES pia inatabiri kupenya kwa juu zaidi kwa hidrojeni safi kuliko methane safi, ilhali mlinganyo wa asili wa Holdeman ulitabiri kinyume.

Kupenya kwa hali ya chini ya J %60 hidrojeni ilikaribia hali safi ya methane. Ingawa J = 9,09 katika visa hivi viwili, matokeo sio sawa kabisa. Tofauti hii inaonyesha kwamba kasi ya kasi ni tofauti inayotawala, lakini sifa nyingine kama vile msongamano, kasi na usambaaji pia huchukua jukumu dhaifu.

Ni kwa kiwango gani mahusiano mapya yameboresha modeli ya Holdeman?

X = 40 Chini ni viwango vya makosa vilivyotiwa saini vilivyokokotwa kwa kurejelea upenyezaji wa mstari wa katikati wa LES katika mm. Thamani chanya inaonyesha kukadiria kupita kiasi, thamani hasi inaonyesha kupunguzwa:

Hali ya haidrojeniHitilafu ya RANSHitilafu ya HoldemanUhusiano uliobadilishwa 1Uhusiano uliobadilishwa 2
%0 H2%4,8%10,1%11,4%3,0
%40 H2%3,2%14,4%23,5%11,4
%60 H2%0,0-%6,9%5,3%0,9
%80 H2-%13,2-%20,8-%4,0-%0,1
%100 H2-%12,1-%19,7%10,9%2,1
Chini-J %60 H2-%1,1-%2,1%5,2%0,8

Uwiano wa pili uliorekebishwa ulitoa hitilafu kabisa ya %3 au chini ya hapo katika masharti matano kati ya sita. Upendeleo wake mkubwa ni kukadiria kupita kiasi kwa %40 na %11,4 katika hali ya hidrojeni. Kwa upande wa hidrojeni kwa ujazo %80 hitilafu imeripotiwa kama -%0,1, katika hidrojeni safi %2,1 na katika kiwango cha chini cha J %60 hidrojeni inaripotiwa kama %0,8.

Uhusiano wa kwanza uliorekebishwa ulifanya vyema zaidi kuliko Holdeman katika hali ya juu ya hidrojeni kwa sababu ilipuuza kabisa msongamano, lakini %40 ilikadiria kupita kiasi %23,5 katika hidrojeni na %10,9 katika hidrojeni safi. Ulinganisho huu unaonyesha kuwa athari ya msongamano haipaswi kuwa na nguvu kama katika mlinganyo wa Holdeman, lakini haitoshi kuiondoa kabisa.

Uwiano mpya umewekwa tu kwa matokeo haya ya LES. 0,2 isiyobadilika na rejeleo la hidrojeni %70 katika mlingano wa pili hazitokani na kipimo cha majaribio au nadharia ya jumla. Kwa hiyo, haiwezi kusema kuwa uwiano ni halali kwa urefu tofauti wa channel, shinikizo, joto, kipenyo cha jeti, sindano nyingi au mchanganyiko mwingine wa mafuta.

Usambazaji wa mafuta kwenye kituo cha kuchanganya

Uwiano wa usawa wa ndani katika njia ya kutoka hugawanywa kwanza na uwiano wa kimataifa wa usawa na kisha kurekebishwa kati ya 0 na 1 ili kuzuia uwiano wa usawa wa kimataifa, ambao hutofautiana na uwiano wa hidrojeni, kutokana na kupotosha ulinganisho.

Katika matokeo ya LES, eneo lenye mafuta mengi lilikaribia ukuta wa juu chini ya hali zote za kawaida za hidrojeni.Kwa kiasi, jeti ya hidrojeni ya %80 iliunda kupenya kwa juu zaidi, ilionyesha mwingiliano mkali zaidi na ukuta wa juu, na iligawanywa katika mikoa miwili tofauti tajiri kwa athari ya jozi ya vortex inayopingana.Usambazaji wa pato la hali ya hidrojeni ya chini-J %60 ilikuwa sawa na hali ya methane safi yenye thamani sawa ya J.

RANS ilinasa mwelekeo wa jumla lakini ilikadiria kupita kiasi athari ya jozi ya vortex pinzani kwenye umbo la jeti.Katika picha za RANS, usambazaji wa mafuta ulionekana kugawanywa katika sehemu mbili katika hali zote sita, wakati katika LES, muundo wa wazi wa sehemu mbili uliundwa hasa katika hali ya hidrojeni ya %80.

Kwa kuwa kiwango cha juu zaidi cha mafuta kwenye duka kilikuwa karibu na ukuta wa juu katika hali zote, eneo la mkusanyiko wa kilele pekee halingeweza kutumika kama kiashirio cha kupenya.Badala yake, eneo ambalo uwiano wa usawa wa eneo ulikuwa juu kuliko %80 ya thamani ya kilele ilichukuliwa kuwa "eneo tajiri" na kituo cha kijiometri cha eneo hili kilifafanuliwa kuwa eneo la kupenya.Kipimo hiki pia kilionyesha kuwa hali ya hidrojeni ya %80 ilikuwa na uwezo wa juu zaidi wa kupenya, kufikia karibu urefu wote wa chaneli.

Je, hidrojeni imebadilishaje ubora wa mchanganyiko?

Katika matokeo ya LES na RANS, kutokuchanganyika kwa kawaida kwa ujumla kulipungua kadiri uwiano wa hidrojeni unavyoongezeka.Kwa maneno mengine, utengano wa anga kati ya mafuta na hewa umepungua na usambazaji wa pato umekuwa sawa zaidi.

Utafiti unahusisha uboreshaji huu na mifumo miwili:

  • Utaratibu wa turbulensi: Kuongezeka kwa uwiano wa hidrojeni iliongeza kasi ya jeti kwa uingizaji wa nishati mara kwa mara;Iliimarisha msukosuko wa nishati ya kinetiki na harakati za vortex katika mizani tofauti kwenye safu ya mvuto.
  • Utaratibu wa usambaaji wa molekuli: Mtawanyiko wa juu wa hidrojeni ikilinganishwa na methane ulichangia mtawanyiko wa kasi wa mafuta hewani.

Hali ya hidrojeni ya J ya chini ya %60 ilionyesha kutokuchanganyika zaidi kuliko hali ya hidrojeni ya J %60 ya juu.Matokeo haya yanawiana na kasi ya chini ya jeti na nishati ya chini ya turbulensi inayopunguza kasi ya uchanganyaji.

Kinyume chake, hali ya hidrojeni ya chini-J %60 ilitoa hali ya chini ya kutoeleweka kuliko methane safi yenye uwiano sawa wa mwendo kasi.Utafiti unaelezea tofauti hii kwa ukweli kwamba mchanganyiko wa hidrojeni ya chini-J ina kasi ya juu ya jeti na diffusivity ya juu kuliko methane safi.Matokeo yanaonyesha kuwa ingawa thamani sawa ya J inaweza kuunda trajectories sawa, sio pekee inayoamua ubora wa mchanganyiko.

RANS ilinasa mwelekeo wa jumla unaobadilika na maudhui ya hidrojeni lakini ikakokotoa kutokuchanganyika kwa chini kuliko LES katika hali zote.Hii inaendana na RANS kueneza usambazaji wa mafuta haraka na kufanya mchanganyiko kuonekana kuwa sawa kuliko ilivyo.

Kutokuchanganyika kunakotegemea wakati kumeongeza nini?

Sehemu ya mkusanyiko ya muda inaweza kulainisha mifuko ya muda mfupi lakini ukolezi mkubwa wa mafuta.Kwa hivyo watafiti wameunda ufafanuzi mpya wa kutochanganyika unaojumuisha mabadiliko ya muda na usambazaji wa anga.

Hata hivyo, chini ya hali hizi za uendeshaji, matokeo ya mbinu ya wastani ya wakati wa LES na mbinu mpya ya kutegemea wakati ni karibu kabisa na kila mmoja.Kufanana huku kunaonyesha kuwa katika chaneli iliyofungwa ya jeti moja iliyochunguzwa, kutochanganyika kwa jumla kunabainishwa hasa na usambazaji wa anga katika jeti ya kutoka.Hitimisho kwamba kushuka kwa thamani ya muda ni kidogo ni halali tu kwa jiometri hii na hali ya uendeshaji.

Picha za vortex na wigo wa nguvu zinasema nini?

Misoso ya kigezo cha Q ilionyesha kuwa kadiri uwiano wa hidrojeni unavyoongezeka, umbali kati ya mipasuko ya safu ya shear ya jeti na umbo la jozi kubwa pinzani ya vortex hubadilika.Kwa kuwa upenyezaji wa jeti ni dhaifu katika methane safi, umbali kati ya sehemu zinazofuatana za shear ni ndogo.Katika hali ya kawaida yenye hidrojeni ya %60 kwa ujazo, kupenya kwa nguvu zaidi kuliunda nafasi kubwa kati ya vortices.

%60 na %80 mizunguko mirefu ya kuamka yenye kupenya kwa nguvu ya jeti ilionekana katika hali ya hidrojeni.Katika %0, %40 na %100, sauti za kuamka zilibaki kuwa fupi kwa sababu upenyezaji ulikuwa wa chini katika hali ya hidrojeni.Hali ya hidrojeni ya J %60 ya chini ilionyesha umbo la vortex sawa na methane safi.

Katika ramani za nishati ya kinetiki za papo hapo na za wastani za wakati, inaonekana kwamba nishati ya juu zaidi hutokea karibu na safu ya jet shear.Sehemu za ufuatiliaji A, B na C ziko karibu na safu ya shear na vortex ya kuamka.

Msongamano wa taswira ya nguvu kwa ujumla uliongezeka kadri sehemu ya hidrojeni inavyoongezeka kutoka %0 hadi %100.Matokeo haya yanaonyesha kwamba kasi ya jeti ya kupanda huzalisha nishati zaidi juu ya anuwai ya mizani ya msukosuko, sio tu kwa masafa ya sifa moja.Kadirio la mteremko wa -5/3 unaolingana na safu ndogo isiyo na hewa na kushuka kwa kasi zaidi katika eneo la upunguzaji, ambapo eddies ndogo hupoteza nishati, huzingatiwa kwenye grafu.

Mafanikio ya idadi ya juu zaidi ya Strouhal katika hali safi ya hidrojeni si tu kutokana na tabia ya kimwili ya vortex.Kwa kuwa hatua ya muda inayotumika kwa hidrojeni safi ni ndogo mara tano kuliko hali zingine, masafa ya juu zaidi ambayo kibadilishaji cha haraka cha Fourier kinaweza kutatua pia kimeongezeka.

Viwango vya nishati vilivyounganishwa katika pointi A, B na C vilibadilika na nafasi ya jeti.Chini ya hali ya hidrojeni ya %60, %80 na %100 ya kupenya ya hidrojeni, nishati ya msukosuko wa ndani ilikuwa chini kuliko pointi A na B, kwa kuwa nukta C ilibaki chini ya safu ya shear ya jeti.Katika methane safi na hali ya hidrojeni ya chini-J %60, trajektoria ya jeti ya chini ilileta safu ya shear karibu na uhakika C na kuongeza nishati katika C ikilinganishwa na B.

Nguvu za utafiti ni zipi?

  • Aina mbalimbali za utunzi wa mafuta, kutoka methane hadi hidrojeni safi, zililinganishwa kwa pembejeo sawa za nishati ya kemikali.
  • LES ya azimio la juu, RANS ya gharama ya chini na mahusiano ya uchanganuzi wa kitamaduni yalitathminiwa katika utafiti huo huo.
  • Udhibiti wa hidrojeni-J wa Chini-J %60 ulitenganisha kwa kiasi athari za utungaji wa mafuta na mtiririko wa kasi.
  • Uwiano wa nishati ya turbulensi uliotatuliwa wa mtandao wa LES uliangaliwa na kuonyeshwa kuwa juu ya %80 katika maeneo mengi.
  • Mbinu ya nambari imelinganishwa na data huru ya majaribio ya JICF.
  • Kipimo kipya cha kutochanganyika kinapendekezwa ambacho hakitegemei tu sehemu za wastani wa wakati lakini pia kinajumuisha mabadiliko ya muda.
  • Njia, usambazaji wa kutoka, topolojia ya vortex, nishati ya kinetiki ya turbulensi na nishati ya spectral zilitathminiwa kwa pamoja.

Ni nini mapungufu ya utafiti?

  • Kazi ni chapa ya awali na haijakaguliwa na marika.
  • Matokeo makuu ni matokeo ya uigaji wa nambari, si kipimo cha majaribio.
  • Mtiririko bila mwako;moto, utulivu wa moto, usambazaji halisi wa joto na NOx uundaji haujahesabiwa moja kwa moja.
  • Mahusiano mapya ya trajektoria yanafaa kwa data ya LES na hayajathibitishwa na majaribio huru.
  • 0,2 ya mara kwa mara na rejeleo la hidrojeni %70 katika uhusiano wa pili zilichaguliwa kulingana na mkusanyiko wa data uliochunguzwa.
  • Viwango vya mtiririko wa kasi viko katika safu 9,09-14,09 na viko chini ya safu ya uthibitishaji ya uhusiano asili wa Holdeman uliotolewa kama 15-60.
  • Jiometri inajumuisha jeti moja ya mviringo.Mwingiliano wa jeti nyingi kwa kila mmoja haujafafanuliwa moja kwa moja.
  • Ingawa mfereji umechochewa na kichomea kinachotumika, sio kielelezo halisi cha chumba cha mwako cha turbine ya gesi ya kibiashara.
  • Muundo mkuu wa RANS ulitumia matundu makubwa zaidi yenye takriban nodi elfu 20 na kukadiria kupita kiasi baadhi ya athari za vortex.
  • Jiometri ya uthibitishaji inatofautiana na jiometri ya njia kuu iliyofungwa na baadhi ya maelezo katika masharti ya mipaka yaliyochapishwa hayapo.
  • Athari ndogo ya utenganishaji unaotegemea wakati haiwezi kujumuishwa kwa jumla kwa jiometri tofauti za kidunga au hali ya uendeshaji.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

  • Uwiano wa hidrojeni hubadilisha kasi ya jeti na kasi ya kasi ya mtiririko kwa uingizaji wa nishati mara kwa mara.
  • Katika jiometri iliyosomwa, kupenya kwa mafuta haibadilika monotonically na uwiano wa hidrojeni, na thamani ya juu katika LES hutokea kwa takriban hali ya hidrojeni %80.
  • Kiwango cha kasi ya mtiririko ni kiashiria kikuu cha trajectory ya jeti;Ingawa athari ya msongamano ni dhaifu, haiwezi kupuuzwa kabisa.
  • Uhusiano wa awali wa Holdeman unakadiria kupenya kwa LES kwa uwiano wa juu wa hidrojeni.
  • Uhusiano wa pili uliorekebishwa ulitoa uwiano wa karibu zaidi wa LES katika hali zilizochunguzwa.
  • Kadiri uwiano wa hidrojeni unavyoongezeka, kutofautiana kwa mafuta na hewa kwa ujumla kulipungua.
  • Kupanda kwa kasi ya jeti iliongeza kiasi cha nishati ya spectral juu ya mizani mbalimbali ya misukosuko.
  • Katika muundo uliosomwa, tofauti za mkusanyiko wa anga zilikuwa za maamuzi zaidi kuliko kushuka kwa mkusanyiko wa muda.

Hitimisho ambalo utafiti hauthibitishi

  • HAKUNA KABISA matumizi ya nyongeza ya hidrojeni katika turbine halisi za gesi.x haijathibitishwa kupunguza uzalishaji.
  • Kutoweza kutambulika kwa chini hakumaanishi peke yake mwali ulio salama au dhabiti zaidi.
  • Utafiti haukukokotoa vikomo vya kurudi nyuma, kuwasha kiotomatiki, mienendo ya mwako, au kutoweka kwa miali.
  • %80 uwiano wa hidrojeni hauwezi kusemwa kuwa mchanganyiko unaofaa kwa vichomaji vyote vya turbine ya gesi.
  • Mahusiano yaliyopendekezwa hayajaonyeshwa kuwa halali kwa shinikizo tofauti, halijoto, bandari za mafuta, njia au mipangilio ya jeti nyingi.
  • Matokeo ya LES sio utendaji halisi wa injini, mafanikio ya uwanjani au uthibitishaji wa muundo wa kiviwanda.
  • Hitimisho kwamba hidrojeni safi kwa ujumla ni mafuta bora au mbaya zaidi kuliko methane haiwezi kutolewa kutoka kwa utafiti huu wa mchanganyiko usio na mwako.

Maana inayowezekana kwa muundo wa turbine ya gesi

Ujumbe muhimu zaidi wa utafiti katika hali ya vitendo ni kwamba muundo wa injector katika mafuta ya hidrojeni unapaswa kufanywa sio tu kulingana na muundo wa mafuta, lakini pia kwa kuzingatia kasi ya kasi ya mtiririko, msongamano, kasi, urefu wa chaneli na mwingiliano wa ukuta.Wakati uwiano wa hidrojeni unapobadilishwa kwa nguvu sawa ya mafuta, kurekebisha tu kiwango cha mtiririko bila kubadilisha valve ya mafuta au eneo la orifice inaweza kubadilisha kwa kiasi kikubwa eneo la mafuta kwenye chaneli.

Kurekebisha kasi ya mwendo kasi kupitia halijoto ya mafuta, kasi ya ingizo au jiometri ya kuingiza ni muundo tofauti unaoweza kuwezesha jeti kuwekwa katika eneo linalolengwa.Hata hivyo, mguso wa juu wa ukuta wa juu unaozingatiwa katika hali ya hidrojeni ya %80 pia unaonyesha kuwa kupenya kwa juu haimaanishi kila wakati kuchanganya bora au mwako unaofaa zaidi.Uingizaji wa ukuta wa mafuta, maeneo tajiri ya ndani au usambazaji wa sehemu mbili unapaswa kuchunguzwa katika mifumo halisi ya mwako.

Utafiti huu unaonyesha hatari ya kutumia moja kwa moja uunganisho uliotengenezwa kwa ajili ya gesi asilia hapo awali kwa mpito wa hidrojeni.Mchango wake wa sasa ni kutenganisha kiidadi vigeu vingi vya kimwili katika mchanganyiko wa hidrojeni-methane.Vipimo vya majaribio ya siku zijazo, tafiti zilizo na uwiano tofauti wa kasi, shinikizo, halijoto, kipenyo cha sindano na mipangilio mingi ya jeti inaweza kubainisha kama mahusiano mapya yanaweza kufikiwa kwa ujumla.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muhtasari wa mbinu ya kiufundi

Kipengele cha kiufundiMbinu iliyotumika katika utafiti
Aina ya uendeshajiMienendo isiyo na mwako, mienendo ya kiowevu yenye sura tatu na utafiti wa kielelezo
JiometriJeti moja, ya duara ya mafuta inadungwa kwa upenyo wa mtiririko wa hewa uliofungwa
Shimo la jeti4 mm kipenyo, urefu wa 4 mm
Idhaa168,12 × 75 × 26,75 mm
Mafuta%0, %40, %60, %80 na %100 H kwa kiasi2;ziada ya chini-J %60 H2 udhibiti
Uingizaji wa nishatiIngizo la mara kwa mara la nishati ya kemikali katika tungo zote za kawaida
Hali ya hewa692 K, 95 m/s
Joto la mafuta413 K chini ya masharti ya kawaida;chini-J %60 H2 292 K katika hali
mtandao wa LESTakriban seli milioni 12 zilizosanidiwa
LES subnet modelWALE
Mfano wa RANSKawaida k-ω;Ulinganisho wa awali ulifanywa na k-ε inayotambulika
Sifa za ThermophysicalAramcoMech 1.3
Muundo wa mwakoMpangilio wa ukeketaji umeongezwa, mmenyuko wa kemikali umezimwa
Hatua ya wakati%0-%80 H2 kwa 1 × 10-6 s; %100 H2 kwa 2 × 10-7 s
Jumla ya muda wa sampuli5 muunganisho + 5 wastani wa muda + 3 rekodi ya spectral, 13 muda wa usafiri wa umma
Uchambuzi wa SpectralUbadilishaji wa dirisha wa Hanning haraka wa Fourier na msongamano wa spectral ya nguvu
Utambulisho wa SwirlMisoso ya kigezo cha Q
Vigezo vya kuchanganyaKutochanganyika kwa kawaida na kutokuchanganyika mpya kutegemea wakati
Uthibitishaji wa nambariMpango wa kujitegemea, wa bure wa JICF na data ya majaribio J = 16

Muhtasari wa kiufundi wa matokeo kuu

Kigezo kinachokaguliwaMatokeo kuuKikomo cha maoni
Kupenya kwa jetiKupenya kwa juu zaidi katika LES kuhusu %80 H2 Imetokea chini ya hali hiyo.Matokeo ni kwa jiometri iliyosomwa tu na hali ya uingizaji wa nishati mara kwa mara.
Mtiririko wa kasiJ thamani %0 H2%80 H kutoka 9,092iliongezeka hadi 14,09, H2Imepungua hadi 12,64 katika .Kasi ya jeti pekee haiamui kupenya;Msongamano pia ni mzuri.
Uhusiano wa Holdeman%80 na %100 H2Chini ya hali ya kupenya kwa LES inakadiriwa kwa takriban %20.Masafa ya J katika utafiti yako chini ya masafa ambapo uhusiano umethibitishwa.
Uhusiano uliobadilishwa 2%80 H2-%0,1, %100 H2%2,1 na chini-J %60 H2%0,8 ilitoa makosa.Inafaa kwa data ya LES;Hakuna uthibitishaji wa majaribio.
Tofauti ya RANS-LESRANS ilifuatilia trajectory vizuri kwa uwiano wa hidrojeni ya chini, lakini ilikadiria kiwango cha kupenya cha chini na kiwango cha juu cha kuchanganya kwa uwiano wa juu wa hidrojeni.RANS haisuluhishi eddies kubwa za muda kama LES.
Usambazaji wa pato%80 H2 Kugusa kwa nguvu na ukuta wa juu na eneo lenye sehemu mbili tajiri zilizingatiwa kwenye jeti.RANS ilikadiria utengano huu kupita kiasi katika hali zote.
KutohusikaKadiri uwiano wa hidrojeni unavyoongezeka, kutokuchanganyika kwa LES na RANS kwa ujumla kulipungua.Kutochanganyika kwa chini kunapimwa moja kwa moja NOx haipungui.
Mabadiliko ya mudaKigezo kipya cha msingi wa wakati na kigezo cha wastani cha LES kiko karibu.Matokeo haya hayawezi kujumlishwa kwa mpangilio tofauti wa kichonga.
Nishati ya turbulensiKadiri uwiano wa hidrojeni na kasi ya jeti unavyoongezeka, msongamano wa taswira ya nguvu uliongezeka juu ya anuwai ya mizani.Safi H2Sehemu ya masafa mapana ya masafa yainatokana na hatua ndogo ya muda.
Miundo ya VortexUwiano wa hidrojeni ulibadilisha nafasi ya safu ya vinundu vya kukata, umbo la CVP, na urefu wa vortex ya kuamsha.Viwango vya uso vya Q vilichaguliwa kwa ushawishi kwa madhumuni ya taswira.

Wakati matokeo yote ya utafiti yanatathminiwa kwa pamoja, muundo tofauti wa muundo katika tabia ya jeti za mafuta ya hidrojeni ni uwiano wa mwendo kasi;Hata hivyo, inahitimishwa kuwa msongamano, kasi ya jeti, mgawanyiko wa molekuli, kizuizi cha njia na mizani ya turbulence inapaswa kuzingatiwa pamoja.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la asili la kazi: Trajectory Correlations and Mixing Characterization for Methane and Hydrogen-Rich Jets in Confined Crossflow

Agizo la mwandishi katika PDF: Rang Zhao;Uyioghosa Igie;David Abbott;Vishal Sethi.

Tofauti ya chanzo kuhusu jina la mwandishi: Katika ukurasa wa usajili wa SSRN, mwandishi wa nne ameandikwa kama “Bobby Sethi”, na katika PDF iliyopitiwa imeandikwa kama “Vishal Sethi”.Katika wasifu rasmi wa Chuo Kikuu cha Cranfield, mtafiti anatambulishwa kama Bobby Sethi, na umbizo la V. Sethi/Vishal Sethi linatumika katika orodha za machapisho.Katika kifungu hicho, agizo la mwandishi katika PDF limehifadhiwa na tofauti ya majina kati ya rekodi imesemwa wazi.

Mwandishi mwenza wa kwanza: Hakuna mchango mwenza au habari ya uandishi wa kwanza iliyobainishwa katika PDF.

Mwandishi anayelingana: Uyioghosa Igie.

Kiungo cha Biashara: Faculty of Engineering and Applied Sciences, Cranfield University, Cranfield, Bedfordshire, MK43 0AL, England.

DOI: 10.2139/ssrn.6945189

Magazeti: Utafiti hauonekani kuchapishwa katika jarida lililopitiwa na rika.

Jukwaa la uchapishaji: SSRN.

Mchapishaji/kichwa cha jukwaa: Elsevier BV.Taarifa hii haijumuishi uchapishaji wa jarida lililopitiwa na rika;Utafiti umesajiliwa kama nakala ya awali ya SSRN.

Mwaka wa kuchapishwa na tarehe ya kurekodi: 2026;Tarehe ya usajili wa SSRN 15 Juni 2026.

Aina ya rasilimali: Karatasi ya utafiti iliyochapishwa mapema inayohusisha mienendo ya kiowevu isiyowaka, uundaji wa LES/RANS na uchanganuzi wa data.

Hali ya mwamuzi: Kazi hii ni chapa ya awali na haijakaguliwa na marika.

Chanzo Rasmi:Rekodi rasmi ya kazi ya SSRN

kiungo cha DOI:10.2139/ssrn.6945189

Maelezo haya ya Kituruki yalitayarishwa kwa kuchunguza maandishi, milinganyo, majedwali, grafu na takwimu za ukurasa wa PDF wa 37 uliopakiwa.Hakuna matokeo mapya, data ya majaribio au madai ya utoaji yameongezwa kwa matokeo ya kisayansi isipokuwa PDF.Vyanzo vya nje vilitumiwa tu kuthibitisha maelezo ya bibliografia kama vile DOI, tarehe ya usajili, jukwaa, hali ya uchapishaji na maelezo ya mwandishi.

Mapungufu makuu ya utafiti;Haijapitiwa na rika, matokeo kuu yanategemea simulation ya nambari, mwako haujawezeshwa, jiometri maalum ya njia ya jeti moja hutumiwa, na mahusiano ya orbital yaliyopendekezwa hayajathibitishwa na data ya majaribio ya kujitegemea.Utafiti huu unaonyesha HAPANA kwenye injini halisi.x kupunguza haitoi ushahidi wa utulivu wa moto, usalama au utendaji wa viwanda.

Notisi ya awali: Kazi hii ni chapa ya awali ambayo haijakaguliwa na rika;Matokeo yanapaswa kusomwa kwa kuzingatia kizuizi hiki.


Shiriki:

Maoni huchapishwa baada ya kukaguliwa.Maoni yako yatapitia mchakato wa idhini na yataonekana yakikubaliwa.

Acha maoni

Anwani yako ya barua pepe haitachapishwa. Sehemu za lazima zimewekewa alama ya *

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy