اندازه گيري و ارائه رابطه نيمه تجربي سرعت شعله آرام سوخت تركيبي متان و ايزواكتان

Laminar flame speed measurement and correlation for methane-iso-octane fuel blend

استفاده از سوخت هاي تركيبي از موضوعات مهم در صنعت خودرو مي باشد كه چند سال اخير مورد توجه زياد پژوهشگران اين حوزه قرار گرفته است. استفاده از قابليت هاي بالقوه هر يك از سوختهاي پايه در يك سوخت تركيبي موجب همافزايي و بهبود عملكرد احتراق موتور خواهد شد. در اين تحقيق، سرعت شعله آرام (بعنوان يك خاصيت ذاتي مخلوط اشتعال پذير) سوخت متان (سوخت پايه گاز طبيعي) و ايزواكتان (سوخت پايه بنزين) و تركيب آنها، بررسي شد. با استفاده از روش فشار جزيي در تعيين غناي مخلوط، ايزواكتان و متان (با كسرهاي مولي 70 % و 95 % در سوخت تركيبي) به محفظه حجم ثابت در دماهاي 368، 408 و 448 كلوين و فشار 1، 2.5 و 5.5 بار تزريق شدند و بعد از ورود هوا و ايجاد جرقه در مركز محفظه، از مراحل انتشار شعله كروي به روش نوري شليرين عكسبرداري شد. سپس به كمك پردازش تصاوير، سرعت شعله آرام و طول مارك اشتاين استخراجشد. براي شبيه سازي عددي سرعت شعله آرام، از الگوي شعله تخت يك بعدي پيش مخلوط در نرم افزار كمكين و با سازو كار سينتيكي توسعه داده شده براي مخلوط متان و ايزواكتان استفاده شد و با نتايج آزمون هاي تجربي مقايسه شدند. بعد از شبيه سازي عددي رابطه همبسته (نيمه تجربي) براي محاسبه سرعت شعله سوخت تركيبي كه تابعي از دما، فشار، غنا و نسبت جرمي متان در سوخت تركيبي باشد ارايه شد. استفاده از اين رابطه، دقت بسيار خوبي در تخمين سرعت شعله آرام سوخت تركيبي در دما و فشار و نسبت جرمي هاي مختلف دارد.

Nowadays, utilization of blended fuel in internal combustion engine is one of main topics in vehicle industries. The synergy effect will be highlighted when the potential of each fuel is employed and the engine performance will improve consequently. In this research, the laminar flame speed of methane (main component of reference fuel for Natural gas) and isooctane (main component of reference fuel for gasoline) and their blended fuel, as an intrinsic characteristic of combustible mixtures is measured. Isooctane and methane with two volumetric fractions of 70% and 95% in blended are added in constant volume combustion chamber with partial pressure method in three temperature of 368, 408 and 448K and three pressure of 1, 2.5 and 5 bar. After filling the chamber in specified fuel air ratio, the mixture is ignited at the center of chamber and flame propagation is recorded with schlieren method. Laminar flame speed and Markstein length are calculated via post processing of flame images. Numerical simulation of flame speed is done using CHEMKIN code. Finally, a correlation based on temperature, pressure, equivalence ratio and methane mass fraction in blended fuel is proposed which predict the flame speed well.