خصوصیات فواره هیدروژن فشار بالا برای موتور احتراق داخلی از نظر مورفولوژی و نرخ جریان

نویسندگان

1 موسسه علوم و فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، شورای تحقیقات ملی، ایتالیا

2 موسسه علوم و فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، شورای تحقیقات ملی، ایتالیا

3 موسسه علوم و فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، شورای تحقیقات ملی، ایتالیا

doi
10.22034/er.2024.2029585.1054
چکیده

سوختن سوخت‌های سنگواره‏‌ای در موتورهای احتراق داخلی که منجر به حجم عظیمی از گازهای گلخانه‌ای (GHG) و افزایش شدید دمای جهانی می‌شود، دلایل سختگیرانه‌تر شدن قوانین آلایندگی برای حفاظت از سلامت هستند که تحقیقات بیشتر در مورد سوخت‌های جایگزین را تشویق می‌کنند. در این راستا، هیدروژن به دلیل ماهیت کربن صفر آن، به عنوان یکی از سوخت‌های بالقوه پاک در نظر گرفته شده است. توسعة فعلی موتورهای احتراق داخلی مبتنی بر هیدروژن بر راهبرد تزریق مستقیم (DI) متمرکز است زیرا باعث می‌شود بازده موتور بهتری نسبت به تزریق سوخت در راهگاه داشته باشد. رفتار فواره سوخت یک جنبه اساسی از نسبت اختلاط هوا به سوخت درون استوانه است که بر فرآیند احتراق، عملکرد موتور و انتشار آلاینده‌ها تأثیر می‌گذارد. در مطالعه حاضر، بررسی‌های جامعی در مورد رفتار فواره هیدروژن تولید شده توسط یک افشانه گاز هیدروژن فشرده شده (CHG) تحت شرایط مختلف عملیاتی، انجام شد. یک سامانه اندازه‌گیری مناسب برای سوخت‌های گازی برای اندازه‌گیری نرخ جریان استفاده شد. ریخت‏‌شناسی فواره سوخت در یک مخزن با حجم ثابت پر از ازت به عنوان تابعی از فشار تزریق (تا 4.0 مگاپاسکال) و فشار برگشتی متفاوت در ظرف، از طریق اندازه‌گیری نفوذ فواره، کل مساحت و زوایای مخروط که وابستگی شدید به متغیرهای تنظیم شده را نشان می دهد مطالعه شد. روش تصویربرداری شلیرن حل شده با چرخه توسط دوربینی با سرعت تند برای پیگیری گسترش فواره استفاده شد، در حالی که تصاویر توسط یک روش ساخت خانگی پردازش ‌شدند، اجازه شناسایی خطوط فواره هیدروژن در گاز ازت و در نتیجه اندازه‌گیری متغیرهای اصلی مشخص کننده ساختار فواره فراهم شد.