Численная модель формирования паро-воздушно-углеводородных смесей
Full article
| Journal |
Журнал Средневолжского математического общества
ISSN: 2079-6900
|
| Output data |
Year: 2023,
Volume: 25,
Number: 4,
Pages: 361-374
Pages count
: 14
DOI:
10.15507/2079-6900.25.202304.361-374
|
| Tags |
diesel fuel, multiphase flow, fuel vaporization, formation of air-hydrocarbon mixtures, ANSYS Fluent, дизельное топливо, многофазное течение, испарение топлива, формирователь воздушно - углеводородных смесей, ANSYS Fluent |
| Authors |
Яппарова А.Р.
1
,
Маркелова Т.В.
1
,
Снытников П.В.
1
|
| Affiliations |
| 1 |
Институт катализа СО РАН (г. Новосибирск, Российская Федерация)
|
|
Funding (1)
|
1
|
Russian Science Foundation
|
19-19-00257-П
|
Использование энергоустановок на основе топливных элементов является перспективным направлением в получении электроэнергии. Однако на пути их широкого внедрения стоит проблема высокой стоимости и доступности используемого топлива. Для решения этой проблемы разрабатываются эффективные системы, работающие на дизельном топливе. Основная задача заключается в создании устройства — топливного процессора, которое бы конвертировало дизельное топливо в водородосодержащий газ. Устройство состоит из нескольких блоков: форсунка для впрыска жидкого топлива в перегретый пар в виде капель, зона смешения и испарения дизельного топлива, область подачи воздуха, реакционная зона, включающая катализатор. Подбор температуры для протекания процесса испарения должен быть произведен таким образом, чтобы, с одной стороны, жидкие капли не попадали на поверхность катализатора, а, с другой стороны, не запускались газофазные реакции в зоне смешения. Для разработки такого устройства требуется не только проведение лабораторных экспериментов и исследование катализатора процесса, но и оптимизация основных физических характеристик устройства, таких как его линейные размеры, рабочая температура, расходы реагентов и многих других. Проведение такого исследования невозможно без использования методов математического моделирования. Это существенно сокращает сроки и стоимость работ. В данной работе представлена цифровая модель устройства для формирования паро-воздушно-углеводородной смеси в осесимметричной постановке. Изучена динамика дозвукового многофазного течения водяного пара, несущего капли жидкого дизельного топлива, процесс испарения и смешивания дизельного топлива с водяным паром и воздухом. Математическая модель была реализована в пакете ANSYS Fluent (академическая лицензия ССКЦ СО РАН).