Моделирование горения остаточного топочного мазута методом вычислительной гидродинамики применительно к судовым дизельным двигателям

Представлена упрощённая модель испарения и горения тяжёлого остаточного топочного мазута в условиях впрыска под высоким давлением применительно к судовым дизельным двигателям. Топливо рассматривается как смесь остаточного базового топлива и разбавителя. Модель учитывает наличие нескольких компонентов топлива, а также ограниченные скорости диффузии и термического разложения внутри капель с использованием линейных зависимостей давления насыщения горючего пара топлива у поверхности капли от температуры капли. Учитывается энергия, необходимая для разложения тяжёлых молекул. Горение моделируется с использованием временно́го масштаба, равного сумме кинетического масштаба, основанного на одностадийной реакции, и турбулентного масштаба, основанного на скоростях турбулентного перемешивания. Временно́й масштаб воспламенения определяется на основе простой трёхуравнительной модели. Воспламенение задаётся по расчётным ячейкам. Модель тяжёлого топочного мазута применяется к двум различным камерам постоянного объёма, используемым для оценки воспламеняемости и качества горения судового тяжёлого топлива, с использованием программного кода вычислительной гидродинамики StarCD версии 3.2. Показано хорошее согласие между тенденциями, выявленными в экспериментальных и расчётных данных, включая задержку воспламенения, скорость выгорания и пространственное распределение параметров распылённого факела и пламени. Модель протестирована для двух характерных видов топлива: одного с хорошими характеристиками воспламенения и горения и другого с неудовлетворительными характеристиками. По существу, для задания качества топлива необходимо изменить только два параметра: коэффициент задержки воспламенения и энергию активации высокотемпературной кинетики. Дополнительная настройка модели для конкретных видов топлива возможна посредством изменения зависимостей температуры насыщения.