Разработка компонентного состава суррогата авиационного керосина для моделирования рабочего процесса камеры сгорания газотурбинного двигателя


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Сформулированы критерии, определяющие состав и физико-химические свойства авиационных керосинов. Проведена систематизация и классификация данных по физико-химическим свойствам известных суррогатов керосина. Определены основные классы индивидуальных химических компонентов авиационного керосина и исследованы основные представители этих классов, которые использованы при составлении суррогатов. Предложены четырёхкомпонентный и шестикомпонентный суррогаты керосина. Проведена валидация физических свойств разработанных суррогатов по расходной характеристике и углу распыла факела топливной центробежной форсунки. Определена зависимость нормальной скорости распространения пламени от состава смеси при горении разработанных суррогатов керосина. Сопоставлены результаты определения состава продуктов сгорания при сжигании авиационного керосина марки ТС-1 и его суррогатов в модельной камере сгорания.

Об авторах

С. Г. Матвеев

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: msg@ssau.ru

кандидат технических наук, доцент
доцент кафедры теплотехники и тепловых двигателей

Россия

Список литературы

  1. ГОСТ 10227-2013. Топлива для реактивных двигателей. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 18 с.
  2. Edwards T., Maurice L.Q. Surrogate mixtures to represent complex aviation and rocket fuels // Journal of Propulsion and Power. 2001. V. 17, Iss. 2. P. 461-466. doi: 10.2514/2.5765
  3. Violi A., Yan S., Eddings E.G., Sarofim A.F., Granata S., Faravelli T., Ranzi E. Experimental formulation and kinetic model for JP-8 surrogate mixtures // Combustion Science and Technology. 2002. V. 174, Iss. 11-12 P. 399-417. doi: 10.1080/00102200215080
  4. Dagaut P., Bakali A.E., Ristori A. The combustion of kerosene: Experimental results and kinetic modelling using 1- to 3-component surrogate model fuels // Fuel. 2006. V. 85, Iss. 7-8. P. 944-956. doi: 10.1016/j.fuel.2005.10.008
  5. Старик А.М., Титова Н.С., Торохов С.А. Кинетика окисления и горения сложных углеводородных топлив: авиационный керосин // Физика горения и взрыва. 2013. T. 49, № 4. С. 12-30. doi: 10.1134/S0010508213040023
  6. Alekseev V.A., Soloviova-Sokolova J.V., Matveev S.S., Chechet I.V., Matveev S.G., Konnov A.A. Laminar burning velocities of n-decane and binary kerosene surrogate mixture // Fuel. 2017. V. 187. P. 429-434. doi: 10.1016/j.fuel.2016.09.085
  7. Honnet S., Seshadri K., Niemann U., Peters N. A surrogate fuel for kerosene // Proceedings of the Combustion Institute. 2009. V. 32, Iss. 1. P. 485-492. doi: 10.1016/j.proci.2008.06.218
  8. Wang Q.-D., Fang Y.-M., Wang F., Li X.-Y. Systematic analysis and reduction of combustion mechanisms for ignition of multi-component kerosene surrogate // Proceedings of the Combustion Institute. 2013. V. 34, Iss. 1. P. 187-195. doi: 10.1016/j.proci.2012.06.011
  9. Wang H., Dames E., Sirjean B., Sheen D.A., Tango R., Violi A., Lai J.Y.W., Egolfopoulos F.N., Davidson D.F., Hanson R.K., Bowman C.T., Law C. K., Tsang W., Cernansky N.P., Miller D.L., Lindstedt R.P. A high-temperature chemical kinetic model of n-alkane (up to n-dodecane), cyclohexane, and methyl-, ethyl-, n-propyl and n-butyl-cyclohexane oxidation at high temperatures, JetSurF version 2.0. http://web.stanford.edu/group/haiwanglab/JetSurF/JetSurF2.0/index.html
  10. Primary Reference Fuels (PRF) + PAH + Real Fuels + Methyl-Esters (Version 1412, December 2014). http://creckmodeling.chem.polimi.it/menu-kinetics/menu-kinetics-detailed-mechanisms/menu-kinetics-prf-pah-real-fuels-methyl-esters-mechanism
  11. Ansys Inc. http://www.ansys.com/
  12. Rui X., Kun W., Banerje S., Jiankun Sh., Parise T., Yangye Z., Shengkai W., Movaghar A., Dong Joon L., Ruhua Z., Xu H., Yang G., Tianfeng L., Brezinsky K., Egolfopoulos F.N., Davidson D.F., Hanson R.K., Bowman C.T., Hai W. A physics-based approach to modeling real-fuel combustion chemistry – II. Reaction kinetic models of jet and rocket fuels // Combustion and Flame. 2018. V. 193. P. 520-537. doi: 10.1016/j.combustflame.2018.03.021
  13. Colket M., Edwards T., Williams S., Cernansky N.P., Miller D.L., Egolfopoulos F., Lindstedt P., Seshadri K., Dryer F.L., Law C.K., Friend D., Lenhert D.B., Pitsch H., Sarofim A., Smooke M., Tsang, W. Development of an experimental database and kinetic models for surrogate jet fuels // 45th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. doi: 10.2514/6.2007-770
  14. Dagaut P., Cathonnet M. The ignition, oxidation, and combustion of kerosene: A review of experimental and kinetic modeling // Progress in Energy and Combustion Science. 2006. V. 32, Iss. 1. P. 48-92. doi: 10.1016/j.pecs.2005.10.003
  15. Dean A.J., Penyazkov O.G., Sevruk K.L., Varatharajan B. Autoignition of surrogate fuels at elevated temperatures and pressures // Proceedings of the Combustion Institute. 2007. V. 31, Iss. 2. P. 2481-2488. doi: 10.1016/j.proci.2006.07.162
  16. Humer S., Frassoldati A., Granata S., Faravelli T., Ranzi E., Seiser R., Seshadri K. Experimental and kinetic modeling study of combustion of JP-8, its surrogates and reference components in laminar nonpremixed flows // Proceedings of the Combustion Institute. 2007. V. 31, Iss 1. Р. 393-400. doi: 10.1016/j.proci.2006.08.008
  17. Lindstedt R.P., Maurice L.Q. Detailed chemical-kinetic model for aviation fuels // Journal of Propulsion and Power. 2000. V. 16, Iss. 2. P. 187-195. doi: 10.2514/2.5582
  18. Slavinskaya N.A., Zizin A., Aigner M. On model design of a surrogate fuel formulation // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2010. V. 132, Iss. 11. doi: 10.1115/1.4000593
  19. Strelkova M.I., Kirillov I.A., Potapkin B.V., Safonov A.A., Sukhanov L.P., Umanskiy S.Ya., Deminsky M.A., Dean A.J., Varatharajan B., Tentner A.M. Detailed and reduced mechanisms of jet a combustion at high temperatures // Combustion Science and Technology. 2008. V. 180, Iss. 10-11. P. 1788-1802. doi: 10.1080/00102200802258379
  20. Shafer L., Striebich R., Gomach J., Edwards T. Chemical class composition of commercial jet fuels and other specialty kerosene fuels // 14th AIAA/AHI Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference (Canberra, Australia, November 6-9, 2006). doi: 10.2514/6.2006-7972
  21. Ланский А.М., Лукачев С.В., Матвеев С.Г., Коломзаров О.В., Матвеев С.С. Рабочий процесс камер сгорания малоразмерных ГТД. Самара: СамНЦ РАН, 2016. 260 с.
  22. Чечет И.В. Методика определения эмиссии канцерогенных ароматических углеводородов камерами сгорания газотурбинных двигателей и установок. Дис. … канд. техн. наук. Самара, 2018. 149 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах