Past bosimli yonilg‘i purkash tizimlari sodda tuzilma, pastroq nasoslash talabi va tizimning arzonligi kabi afzalliklarni ta’minlashi mumkin. Biroq bosim pasayganda yonilg‘i oqimini mayda tomchilarga ajratadigan aerodinamik kuchlar ham zaiflashishi mumkin. Natijada yirik metanol tomchilari, sekin bug‘lanish va yetarli bo‘lmagan gaz–suyuqlik aralashuvi yuzaga kelishi mumkin.

Ushbu tadqiqot past bosimli metanol purkashda bu muammoni termodinamik atomizatsiya mexanizmi bo‘lgan flesh-qaynash orqali kamaytirishni o‘rganadi. Yonilg‘i atrof muhitining qaynash sharoitlariga nisbatan ortiqcha qizdirilganda tomchilar ichida bug‘ pufakchalari hosil bo‘lishi mumkin. Pufakchalarning tez o‘sishi va parchalanishi tomchilarni ichkaridan bo‘lib, klassik aerodinamik atomizatsiyaga qo‘shimcha faza-o‘zgarishli parchalanish mexanizmini yaratadi.

Tadqiqotchilar Euler–Lagrange asosidagi uch o‘lchamli vaqtga bog‘liq CFD modeli ichida KH–RT parchalanish modelini flesh-qaynash bug‘lanish modeli bilan birlashtirgan. An’anaviy KH–RT parametrlari past bosimli flesh-qaynash sharoitidagi kuchli ikkilamchi parchalanishni yetarlicha ifodalamagani uchun model tajribaviy purkash xususiyatlari asosida qayta kalibrlangan.

Manba preprintda kalibrlangan model taxminan 45,6 mm suyuqlik penetratsiyasini bashorat qilgan, tajribadagi taxminan 43 mm qiymatdan og‘ish taxminan %6 deb hisoblangan.

Eng muhim natija shundaki, yonilg‘ining ortiqcha qizdirilishi tomchilarni maydalashda purkash bosimiga qaraganda ancha kuchliroq ta’sir ko‘rsatgan. Flesh-qaynash bo‘lmagan sharoitda taxminan 132 µm bo‘lgan Sauter O‘rtacha Diametri (SMD), haddan tashqari flesh-qaynash sharoitida taxminan 23–26 µm gacha tushgan. Bu tomchining xarakterli o‘lchamida %80 dan ortiq kamayishni anglatadi.

Shu bilan birga, tadqiqot haqiqiy yonishni modellashtirmaydi. Natijalar yaxshiroq atomizatsiya, bug‘lanish va gaz fazasida metanol hosil bo‘lishini qo‘llab-quvvatlaydi; ular yonish samaradorligi oshgani yoki emissiya kamayganining bevosita dalili emas.

Past bosimli metanol purkashning asosiy muammosi nima?

Suyuq yonilg‘i nozzle-dan chiqqanda mayda tomchilarga ajralishi kerak. Tomchi kichraygan sari sirt maydoni/hajm nisbati ortadi va yonilg‘i atrofidagi gaz bilan issiqlik hamda massa almashinuvini tezroq amalga oshirishi mumkin.

Yuqori purkash bosimi suyuqlik bilan uni o‘rab turgan gaz o‘rtasida katta tezlik farqlarini hosil qiladi. Ushbu aerodinamik kesish kuchlari suyuqlik oqimini parchalashga yordam beradi.

Past bosimda esa bu mexanizm zaiflashadi. Yirik tomchilarning bug‘lanishi ko‘proq vaqt oladi va yonilg‘i–havo aralashmasi notekisroq bo‘lishi mumkin.

Metanolning yuqori bug‘lanish yashirin issiqligi ham bu muammoni muhim qiladi. Yonilg‘ining suyuq fazadan gaz fazasiga o‘tishi sezilarli miqdorda energiya talab qiladi.

Flesh-Qaynash Metanol Purkagichini Qanday Parchalaydi?

Flesh-qaynash — issiq suyuqlikning pastroq bosimli muhitga to‘satdan kirishi natijasida yuzaga keladigan tez faza o‘zgarishidir.

Tomchi harorati atrof bosimidagi to‘yinganlik haroratidan oshganda suyuqlik ortiqcha qizdirilgan holatga keladi.

Tadqiqotda bu holat uchta termodinamik ko‘rsatkich bilan tushuntiriladi:

Ortiqcha qizdirish:

ΔT = T_d − T_sat(P∞)

Bosim nisbati:

PR = P_sat(T_d) / P∞

Jacob soni:

Ja = c_p[T_d − T_sat] / h_fg

ΔT tomchining qanchalik ortiqcha qizdirilganini, PR tomchining to‘yinganlik bosimi bilan atrof bosimi o‘rtasidagi munosabatni, Ja esa tomchining seziladigan issiqlik zaxirasining faza o‘zgarishi uchun zarur yashirin issiqlikka nisbatan kattaligini ifodalaydi.

Flesh-qaynash boshlanganda tomchi ichida bug‘ yadrolari hosil bo‘ladi. Bu pufakchalar kattalashib, suyuqlikni tashqariga itaradi va tomchining ikkilamchi parchalanishini kuchaytiradi.

KH–RT Modeli Nega Qayta Kalibrlangan?

Kelvin–Helmholtz mexanizmi asosan gaz va suyuqlik o‘rtasidagi tezlik farqidan kelib chiqadigan sirt beqarorliklarini ifodalaydi. Rayleigh–Taylor mexanizmi esa tomchining kuchli tezlanishi yoki sekinlashishi paytida zichlik farqlari tufayli rivojlanadigan beqarorliklarni tavsiflaydi.

An’anaviy KH–RT modeli asosan mexanik va aerodinamik parchalanish ustun bo‘lgan yonilg‘i purkashlari uchun sozlangan.

Past bosimli flesh-qaynash holatida esa tomchi ichidagi pufakchaning kengayishi qo‘shimcha parchalanish keltirib chiqaradi.

Shu sababli tadqiqotchilar KH o‘lcham doimiysi, RT vaqt doimiysi va RT to‘lqin uzunligi masshtab doimiysini o‘zgartiruvchi oltita model kombinatsiyasini tekshirgan.

Eng yaxshi umumiy moslikni bergan Case 6 da:

• KH o‘lcham doimiysi: 0,3,
• RT vaqt doimiysi: 0,2,
• RT to‘lqin uzunligi masshtab doimiysi: 0,32

ishlatilgan.

Parametrlarni taqqoslash RT bilan bog‘liq masshtablarni kamaytirish purkagichning radial tarqalishi va tomchilar maydalanishiga faqat KH o‘lcham parametrini o‘zgartirishdan ko‘ra kuchliroq ta’sir qilishini ko‘rsatgan.

Yonilg‘i Harorati bilan Purkash Bosimi Bir Xil Ta’sir Qiladimi?

Yo‘q. Tadqiqot bu ikki o‘zgaruvchi turli fizik mexanizmlarni kuchaytirishini ko‘rsatadi.

Purkash bosimi boshlang‘ich impulsni oshiradi. Yonilg‘i oldinga tezroq tashiladi va suyuqlik penetratsiyasi uzayadi.

373 K dagi o‘rtacha flesh-qaynash sharoitida bosimni 0,4 MPa dan 1,2 MPa gacha oshirish 1 ms dagi penetratsiyani taxminan 32 mm dan 36 mm gacha ko‘targan.

Yonilg‘i harorati esa flesh-qaynash intensivligini oshiradi. Bu tomchining ichkaridan parchalanishini, bug‘lanishini va radial tarqalishini kuchaytiradi.

Xuddi shu 1,2 MPa purkash bosimida harorat 373 K dan 423 K va 473 K gacha oshirilganda penetratsiya taxminan 36 mm dan mos ravishda 34 va 33 mm gacha kamaygan.

Bu yerda qisqaroq suyuqlik penetratsiyasi o‘z-o‘zidan yomon atomizatsiyani anglatmaydi. Faza o‘zgarishi tufayli suyuqlikning o‘q bo‘ylab impulsi tezroq yo‘qolayotgan bir paytda radial taqsimlanish va gaz fazasiga o‘tish kuchayadi.

Sauter O‘rtacha Diametri Nega Muhim?

Sauter Mean Diameter — SMD — tomchilar guruhining umumiy hajmi bilan umumiy sirt maydoni o‘rtasidagi munosabatni ifodalovchi xarakterli o‘lchamdir.

Bir xil yonilg‘i miqdorida kichikroq SMD kattaroq umumiy sirt maydonini anglatadi. Bu issiqlik va massa uzatilishini tezlashtirishi mumkin bo‘lgan sharoitlarni yaratadi.

Haddan tashqari flesh-qaynash sharoitidagi taxminan 23 µm qiymat, flesh-qaynash bo‘lmagan taxminan 132 µm sharoitga nisbatan taxminan %83 kichrayishni anglatadi.

Bir xil haroratda faqat purkash bosimini 0,4 MPa dan 1,2 MPa gacha oshirish esa SMD ni taxminan 46 µm dan 39 µm gacha tushirgan. Bu taxminan %15 o‘zgarishdir.

Shu sababli ushbu tadqiqot sharoitida tomchi o‘lchamini boshqaruvchi asosiy o‘zgaruvchi yonilg‘ining ortiqcha qizdirilishi va unga bog‘liq faza-o‘zgarishli parchalanishdir.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

CFD yondashuvi

Gaz fazasi Euler yondashuvi bilan, suyuq metanol tomchilari esa Lagrange zarrachalari sifatida yechilgan. Tomchilarning to‘qnashuvi, parchalanishi, harakati va bug‘lanishi diskret faza modeli doirasida kuzatilgan.

Hisoblash sohasi

Model atmosfera bosimidagi yonishdan oldingi hajmga 1 mm diametrli nozzle-dan purkashni ifodalaydi. Hisoblash sohasi 60 mm o‘q bo‘ylab uzunlik va 25 mm radial kenglikka ega.

Mesh mustaqilligi

Taxminan 0,32 million, 0,64 million va 1,28 million hujayradan iborat uchta mesh taqqoslangan.

O‘rta va nozik mesh o‘rtasida cho‘qqi zarracha son zichligi taxminan %2,1 ga oshgan, SMD taxminan %3,4 ga kamaygan va cho‘qqi tezlik taxminan %2,7 ga o‘zgargan. Hisoblash xarajati bilan aniqlik o‘rtasida muvozanat yaratish uchun keyingi hisoblarda taxminan 0,64 million hujayrali o‘rta mesh ishlatilgan.

Modelni tekshirish

KH–RT parametrlari e’lon qilingan tajribaviy methanol purkash ma’lumotlari bilan taqqoslangan. Preprint versiyasidagi Case 6 taxminan 45,6 mm penetratsiya bashorati bilan taxminan 43 mm tajriba qiymatidan taxminan %6 og‘ish ko‘rsatgan.

Impuls taqsimoti

Bosim oshganda purkagichning oldinga yo‘nalgan impulsi ortadi. Harorat va flesh-qaynash intensivligi oshganda esa tomchilar nozzle yaqinida tezroq parchalanib bug‘lanadi va impulsning kattaroq qismi radial tarqalishga aylanadi.

Bug‘lanish orqali sovish

Flesh-qaynash paytida tomchining seziladigan issiqligi faza o‘zgarishining yashirin issiqligiga aylangani sababli nozzle yaqinida kuchli sovish sohasi hisoblangan. Kuchli va haddan tashqari sharoitlarda modelning ayrim mahalliy hududlarida harorat taxminan 230–250 K darajagacha tushgan.

Metanol bug‘i

Flesh-qaynash bo‘lmagan holatda gaz fazasidagi metanol asosan nozzle atrofida qolgan, kuchli va haddan tashqari flesh-qaynashda esa metanol bug‘iga boy soha kengroq va radial tuzilishga ega bo‘lgan.

Tomchilarning maydalanishi

SMD ning 132 µm dan 23–26 µm gacha tushishi tadqiqotning faza-o‘zgarishli atomizatsiya mexanizmi bo‘yicha eng kuchli sonli natijasidir.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• Flesh-qaynash past bosimli metanol purkagichida ikkilamchi tomchi parchalanishini kuchaytirishi mumkin.
• Yonilg‘ining ortiqcha qizdirilishi SMD ga purkash bosimidan kuchliroq ta’sir ko‘rsatgan.
• Purkash bosimi asosan suyuq fazaning o‘q bo‘ylab tashilishini oshirgan.
• Flesh-qaynash kuchaygani sari purkagich radialroq bo‘lgan va suyuqlik penetratsiyasi qisqargan.
• Bug‘lanish orqali sovish sohasi bilan metanol bug‘i hududi birga kengaygan.
• An’anaviy KH–RT parametrlari bu past bosimli faza-o‘zgarishli parchalanishni ifodalash uchun qayta kalibrlashni talab qilgan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• Haqiqiy yonish samaradorligi oshgani bevosita o‘lchanmagan.
• NOx, CO, formaldegid yoki boshqa emissiyalar kamaygani ko‘rsatilmagan.
• Yonish barqarorligi bevosita modellashtirilmagan.
• Devorning ho‘llanishi va yonish kamerasi devorining issiqlik uzatishi ushbu modelning yakuniy tekshiruvi emas.
• 230–250 K harorat maydonlari tajribaviy o‘lchov emas, CFD hisobidir.
• Model parametrlari barcha nozzle geometriyalari va barcha metanol tizimlari uchun universal doimiylar deb qabul qilinmaydi.

Muhandislik nuqtai nazaridan asosiy xulosa

Past bosimli tizimlarda yuqoriroq nasos bosimidan foydalanish o‘rniga yoki u bilan birga yonilg‘ini nazoratli tarzda ortiqcha qizdirib flesh-qaynash hosil qilish metanol tomchilari o‘lchamini sezilarli kamaytirishi mumkin bo‘lgan muqobil atomizatsiya yondashuvini ta’minlashi mumkin.

Biroq haqiqiy qurilmani optimallashtirishda nasos energiyasi, yonilg‘ini oldindan qizdirish energiyasi, xavfsizlik, injektor harorati chegaralari, material mustahkamligi, yonish barqarorligi va emissiyalar birgalikda baholanishi kerak. Ushbu tadqiqot tizim darajasidagi bunday optimallashtirishni bajarmagan.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot:Numerical investigation of low-pressure methanol flash-boiling spray for phase-change atomization and vaporization enhancement in clean combustion devices

Mualliflar: Guozheng Han; Baixin Cheng; Chuanqing Zhu; Ying Zhao.

Muassasa: Liaocheng University, China.

Yuklangan manba: SSRN preprint, 31 sahifa.

SSRN nashr sanasi: 9 Iyun 2026.

SSRN DOI: 10.2139/ssrn.6906684

Amaldagi jurnal qaydi: Thermal Science and Engineering Progress, Volume 78 (2026), Article 104911.

Yakuniy maqola DOI: 10.1016/j.tsep.2026.104911

Nashr versiyasi haqida izoh: Ushbu Verianla kontentining sonli natijalari yuklangan SSRN preprint versiyasiga asoslanadi. Amaldagi ScienceDirect qaydi ayni tadqiqotning taqrizdan o‘tgan jurnal versiyasini ko‘rsatadi. Yakuniy versiya modelni tekshirishning ayrim tafsilotlarida yangilanishlarni o‘z ichiga olishi mumkinligi sababli akademik iqtibosda jurnal versiyasi asos qilib olinishi kerak.

Mualliflik huquqi haqida izoh: SSRN qayd sahifasi preprint uchun qayta foydalanishga ruxsat bermaydigan huquqiy bildirishni taqdim etadi. Amaldagi ScienceDirect maqolasi ochiq kirish va Creative Commons sifatida ro‘yxatlangan; biroq rasm yoki jadvalni qayta ishlatishdan oldin yakuniy qayddagi exact litsenziya kichik turi tekshirilishi kerak.

Asosiy metodologik cheklovlar: Tadqiqot uch o‘lchamli reaksiyasiz CFD simulyatsiyasiga asoslangan. Haqiqiy yonish kimyosi, ifloslantiruvchi modda hosil bo‘lishi, alanga barqarorligi va yonish kamerasi devorining issiqlik uzatishi hisobga kiritilmagan. KH–RT doimiylari muayyan tajribaviy metanol purkash ma’lumotlari bilan kalibrlangan; boshqa geometriya va sharoitlar uchun mustaqil tekshiruv talab etiladi.

Verianla bayon tamoyili: Ushbu kontent manba preprintning to‘liq matn tarjimasi emas. Model arxitekturasi, ishlash sharoitlari, sonli qiymatlar, fizik mexanizmlar va cheklovlar saqlangan holda mustaqil o‘quv tuzilmasi yaratildi. Manbadagi CFD xaritalari va grafik kompozitsiyalar ko‘chirilmagan.