Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 205 trang nguyenduy 05/03/2024 370
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ diesel tàu thủy
iệu S: nhiên liệu hỗn hợp có độ xâm nhập chiều 
dài tia phun lớn hơn so với nhiên liệu tiêu chuẩn DO. Hàm lượng dầu thực vật càng 
lớn trong nhiên liệu hỗn hợp, thì tia phun càng dài, đặc biệt là tia phun của nhiên 
liệu PO100 có chiều dài lớn hơn 2,66%, trong khi đó chiều dài tia phun của nhiên 
liệu PO10 chỉ lớn hơn 0,49%. Điều này có nghĩa là trong cùng điều kiện áp suất 
phun, nhiệt độ hâm nhiên liệu, áp suất và nhiệt độ như nhau trong buồng đốt, khi sử 
dụng nhiên liệu hỗn hợp, chùm tia phun nhiên liệu sẽ xâm nhập vào không gian 
buồng đốt sâu hơn. Có hiện tượng này đối với nhiên liệu hỗn hợp là do chúng có 
khối lượng riêng lớn hơn, nên khi cùng được phun ra với vận tốc tương đương 
nhau, năng lượng của các hạt nhiên liệu có khối lượng riêng lớn hơn sẽ đi xa hơn. 
 - Về đặc tính vi mô của tia phun, được thể hiện thông qua đường kính trung 
 69 
bình Sauters (SMD) của các hạt nhiên liệu được phun dưới dạng sương, nhiên liệu 
hỗn hợp có kích thước hạt nhiên liệu lớn hơn so với DO. Càng nhiều thành phần 
dầu cọ trong nhiên liệu hỗn hợp, kích thước hạt sẽ càng lớn; nhiên liệu hỗn hợp 
PO10 có kích thước hạt nhiên liệu lớn hơn 0,296% so với DO và nhiên liệu PO30 
có kích thước hạt lớn hơn 0,493%. 
 - Sự xâm nhập sâu hơn như vậy sẽ dẫn đến nguy cơ tia phun nhiên liệu có 
thể đập vào đỉnh piston hoặc thành vách xy lanh của động cơ. 
 Như vậy có thể thấy rằng, sự ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu cọ-diesel 
đến chất lượng phun nhiên liệu được đánh giá thông qua đặc tính của tia phun nhiên 
liệu là khá rõ ràng. Chiều dài tia phun nhiên liệu S của nhiên liệu hỗn hợp lớn hơn 
so với nhiên liệu tiêu chuẩn DO. Đây chính là nguy cơ khi sử dụng nhiên liệu hỗn 
hợp, tia phun nhiên liệu có thể va đập với đỉnh piston hoặc thành vách xy lanh của 
động cơ dẫn đến giảm hiệu suất cháy, tăng khả năng tạo “cốc” làm cháy đỉnh piston 
và tăng tiêu thụ nhiên liệu. Kích thước hạt nhiên liệu sau khi phun của nhiên liệu 
hỗn hợp cũng lớn hơn, vấn đề này có thể dẫn đến thay đổi thời gian cháy trễ của 
nhiên liệu (τi), có thể dẫn đến hiện tượng một lượng lớn nhiên liệu cháy trong thời 
kì giãn nở, thậm chí cháy trên đường ống xả. 
3.1.3. Các kết quả tính toán về ảnh hưởng của nhiên liệu hỗn hợp đến thời 
điểm phun và thời gian cháy trễ 
 Thời điểm bắt đầu phun và thời gian cháy chậm (cháy trễ) τi của nhiên liệu 
của động cơ là những yếu tố rất quan trọng quyết định hiệu suất cháy của nhiên liệu 
trong buồng đốt cũng như hiệu suất chung và công suất của động cơ diesel. Để giải 
quyết vấn đề này, các mô hình lý thuyết về sự cháy trễ của nhiên liệu theo các công 
thức từ (2.24) đến (2.27) sẽ được áp dụng để tính toán. 
3.1.3.1. Các thông số đầu vào và điều kiện ban đầu 
 Để phục vụ quá trình tính toán, một số thông số đầu vào cần được xác định là 
các thông số kĩ thuật của động cơ (Bảng 3.1), thông số của các nhiên liệu (Bảng 1.5) 
và một số thông số điều kiện biên khác. Chế độ làm việc của động cơ được chọn là 
chế độ tải 60% (600kW) ứng với vòng quay công tác là 273 v/p. 
 70 
3.1.3.2. Các kết quả thu được trong quá trình tính toán 
 (1) Thời điểm bắt đầu phun 
 Đánh giá ảnh hưởng của đặc tính nhiên liệu đến thời điểm phun dựa trên các 
công thức (2.17), (2.20), (2.23) với các yếu tố ảnh hưởng được xác định là vận tốc 
âm thanh và hệ số mô-đun đàn hồi trong Bảng 3.5, các thông số của nhiên liệu ở 
Bảng 1.5 chương 1 và các thông số công tác cơ bản của động cơ 6LU32 ở Bảng 3.1. 
Bảng 3.5. Thông số vận tốc âm thanh và hệ số mô-đun đàn hồi của nhiên liệu [70] 
 Yếu tố ảnh hưởng tại Loại nhiên liệu 
 STT 0
 nhiệt độ 40 C DO PO10 PO20 PO30 PO100 
 1 Vận tốc âm thanh, c (m/s) 1430,6 1434,8 1438,3 1444,9 1459,0 
 2 Hệ số mô-đun đàn hồi, K 1398,2 1560,3 1571,6 1580,4 1641,1 
 (MPa) 
 Các kết quả tính toán về sự ảnh hưởng của vận tốc âm thanh hay còn gọi là 
vận tốc sóng lan truyền trong chất lỏng (nhiên liệu) và hệ số mô-đun đàn hồi của các 
loại nhiên liệu đến thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu được thể hiện trên Bảng 3.6. 
 Bảng 3.6. Thời điểm bắt đầu phun của các loại nhiên liệu 
 Thời điểm bắt đầu phun Loại nhiên liệu 
 STT 
 theo GQTK DO PO10 PO20 PO30 PO100 
 1 (0GQTK) 349 348,8 348,6 348,4 348 
 Chênh lệch so với DO 
 2 / -0,2 -0,4 -0,6 -1,0 
 (0GQTK) 
 Kết quả tại Bảng 3.6 cho thấy nhiên liệu hỗn hợp có những tác động làm 
thay đổi đến thời điểm phun. Nhiên liệu hỗn hợp làm cho thời điểm phun sớm hơn 
so với nhiên liệu DO từ 0,20GQTK (PO10), 0,40 GQTK đối với PO20, 0,60GQTK 
đối với PO30 và 1,00GQTK đối với PO100. 
 (2) Thời gian cháy trễ 
 NCS đã áp dụng công thức (2.24, 2.25, 2.26, 2.27) để lập trình tính toán sự 
cháy trễ của nhiên liệu thông qua thuật toán để tính như trên Hình 3.4. Các kết quả 
tính toán về sự cháy trễ của nhiên liệu được thể hiện như trên Bảng 3.6. 
 71 
 BẮT ĐẦU 
 (1) 
 Đọc các thông số: trị số Cetan, ε, γ , Sp.. 
 (2 ) 
 Giải phương trình tính k, EA, Tcyl, Pcyl 
 (3 ) (5) 
 Giải phương trình thời gian cháy trễ τ 
 (4) 
 Xuất kết quả tính 
 (6) 
 KẾT THÚC 
 Hình 3.4. Chương trình tính thời gian cháy trễ của nhiên liệu 
 Bảng 3.7. Kết quả tính toán về thời gian cháy trễ của các loại nhiên liệu 
 So sánh giữa các thông số Loại nhiên liệu 
 tính toán được DO PO10 PO20 PO30 PO100 
 Thời gian cháy trễ (0GQTK) 2,3003 2,2279 2,2181 2,2127 2,1978 
 So sánh với DO (0GQTK) / -0,0724 -0,0822 -0,0876 -0,1025 
 Dựa vào Bảng 3.7 cho thấy trong cùng một điều kiện đặt ban đầu của động 
cơ diesel 6LU32 (điều kiện kỹ thuật, vòng quay, tải) thì sự cháy trễ của các loại 
nhiên liệu so DO có sự chênh lệch: nhiên liệu hỗn hợp PO có thời gian cháy trễ 
ngắn hơn so với nhiên liệu DO. Nhiên liệu PO10 cháy sớm hơn so với DO là 0,0724 
0GQTK, PO20 là 0,0822 0GQTK, còn nhiên liệu PO30 có sự khác biệt là 0,0876 
0GQTK; Nhiên liệu PO100 có độ cháy trễ ngắn nhất và sớm so với DO là 
0,10250GQTK. Như vậy rõ ràng loại nhiên liệu có trị số Cetan càng lớn thì thời gian 
cháy trễ của nhiên liệu đó sẽ càng ngắn. 
3.1.4. Kết quả tính toán về ảnh hưởng của nhiên liệu hỗn hợp đến lưu lượng phun 
 Áp dụng công thức (2.45) tính toán lượng nhiên liệu cấp vào động cơ ở cùng 
điều kiện khai thác, cùng chế độ vòng quay định mức của động cơ đối với các loại 
nhiên liệu khác nhau theo Bảng 1.5 Chương 1 và các thông số đầu vào theo Bảng 
3.8 cho kết quả trên Bảng 3.9 (tính đổi đơn vị theo g/ct). 
 72 
 Bảng 3.8. Bảng thông số phục vụ tính toán lưu lượng phun [20] 
 STT Ký hiệu Giải thích Giá trị Đơn vị 
 1. pi Áp suất phun 280 bar 
 2. pg Áp suất chất khí công tác 60 bar 
 3. p=pi-pg Sự chênh lệch áp suất bar 
 3
 4. ρl Khối lượng riêng nhiên liệu Bảng 1.5 kg/m 
 ∆
 5. CD Hệ số phun nhiên liệu 
 6. θ Góc phun 16 độ 
 7. do Đường kính lỗ phun 0,42 mm 
 ∆ 2 2
 8. Fi Diện tích lỗ phun = π(do/2) mm 
 9. i Số lỗ phun 10 cái 
 10. n Tốc độ Bảng 1.5 v/p 
 Bảng 3.9. Kết quả tính toán lượng nhiên liệu cấp theo loại nhiên liệu 
 Lượng nhiên liệu cấp vào động cơ (g/ct) 
 Tốc độ (v/p) 
 DO PO10 PO20 PO30 PO100 
 340 3,100 3,120 3,150 3,170 3,300 
 So sánh với DO (%) / +0,645 +1,290 +1,935 +6,451 
 Từ kết quả trên có thể thấy được sự thay đổi theo chiều hướng tăng lưu 
lượng nhiên liệu cấp vào động cơ của nhiên liệu hỗn hợp dầu cọ - diesel, với tỉ lệ 
dầu cọ càng cao, khối lượng riêng càng lớn thì lưu lượng phun càng lớn. 
3.1.5. Một số nhận xét 
 Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu có được, sau đây là một số nhận xét: 
 - Nhiên liệu hỗn hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính vĩ mô của tia phun 
nhiên liệu thông qua các thông số: chiều dài tia phun S, góc nón tia phun Φ và chiều 
dài phân rã sơ cấp Lb. Nhìn chung, chiều dài tia phun S của nhiên liệu hỗn hợp lớn 
hơn so với DO theo xu hướng tỉ lệ thuận với hàm lượng dầu cọ trong nhiên liệu hỗn 
hợp; đối với góc nón tia phun Φ của nhiên liệu hỗn hợp nhỏ hơn so với nhiên liệu 
DO theo xu hướng tỉ lệ nghịch với hàm lượng dầu cọ; còn đối với chiều dài phân rã 
sơ cấp Lb của nhiên liệu hỗn hợp có chiều dài ngắn hơn so với nhiên liệu DO; 
 - Đối với đặc tính vi mô của tia phun nhiên liệu được đánh giá thông qua 
đường kính trung bình Sauters của hạt nhiên liệu cho thấy: nhiên liệu hỗn hợp có 
kích thước hạt nhiên liệu lớn hơn so với nhiên liệu DO. Kích thước hạt nhiên liệu có 
xu thế tăng tỉ lệ thuận với hàm lượng dầu cọ có trong nhiên liệu hỗn hợp; 
 - Nhiên liệu hỗn hợp cũng gây ảnh hưởng làm thay đổi đến thời điểm phun 
 73 
của HTPNL. Nhiên liệu hỗn hợp có khả năng làm cho vòi phun mở sớm hơn so với 
nhiên liệu DO khi ở cùng áp suất nâng kim phun 280 bar (Bảng 3.6) và nhiên liệu 
hỗn hợp có thời gian cháy trễ ngắn hơn so với nhiên liệu DO (Bảng 3.7). 
 Như vậy có thể khẳng định rằng, nhiên liệu hỗn hợp có ảnh hưởng trực tiếp 
đến chất lượng phun của HTPNL của động cơ diesel thủy, mà thông qua các kết quả 
nghiên cứu như được thể hiện ở các Bảng từ 3.6, Bảng 3.7. Vì thế, khi muốn sử 
dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - diesel làm nhiên liệu thay thế cho động cơ 
diesel thủy và muốn để động cơ diesel vẫn làm việc với hiệu suất cao, nhất thiết 
phải cần có những hiệu chỉnh nhất định đối với HTPNL của động cơ diesel này. 
3.2. Mô phỏng quá trình phun nhiên liệu vào động cơ diesel tàu thủy 
3.2.1. Tính toán mô phỏng bằng phần mềm Ansys Fluent 
 Dựa trên cơ sở lý thuyết CFD bằng phần mềm Ansys Fluent đã chọn để 
nghiên cứu trong phần 2.5 chương 1 về mô phỏng quá trình phun và hòa trộn – cháy 
trong động cơ diesel, quy trình tính toán mô phỏng được mô tả qua sơ đồ khối gồm 
6 bước và chi tiết trong sơ đồ cây như Hình 3.5 sau đây: 
 Bài toán thực 
 (1) 
 Xây dựng mô hình nghiên cứu 
 (2) 
 Vẽ mô hình và chia lưới không gian tính toán 
 u
 ệ
 (3) 
 Đặt điều kiện biên cho bài toán 
 (4) 
 c tính pha nhiên li nhiên tính c pha 
 ặ Tính toán mô phỏng với Ansys Fluent 
 i đ
 ổ để đánh giá chất lượng phun nhiên liệu 
 (5) 
 (6) Thay đ (6) Thay Kết quả 
 Hình 3.5. Sơ đồ khối quy trình ứng dụng Ansys Fluent để mô phỏng 
3.2.1.1. Đặt điều kiện biên 
 Trong qui trình tính toán ứng dụng phần mềm mô phỏng Ansys Fluent, vấn 
đề thiết lập được những điều kiện biên là rất quan trọng. Mô hình lưới không gian 
chứa chất lỏng đầu VP động cơ 6LU32 được xây dựng dựa vào các thông số đầu 
 74 
vào theo Bảng 3.1. Việc xác lập biên dạng hình học được thực hiện dựa vào bản vẽ 
thiết kế từ nhà sản xuất như trên Hình 3.6. Do tính chất đối xứng của VP có 10 lỗ 
tia, nội dung mô phỏng quá trình phun được thực hiện trên 1 lỗ phun thay vì toàn bộ 
lỗ phun để giảm thời gian tính toán trên hệ thống máy tính (Hình 3.6). 
 Trong bài toán này, yêu cầu được đặt ra là mô phỏng quá trình nhiên liệu lưu 
thông qua lỗ phun của vòi phun động cơ 6LU32 với các điều kiện biên như Bảng 
3.1: không gian tĩnh của 1 lỗ tia phun, không trao đổi nhiệt; mức tải động cơ 60% (ở 
vòng quay 273 v/p); lưu lượng phun 3,15 g/ct (PO20); vận tốc phun 30 m/s; nhiệt 
độ 1300 K; áp suất phun nhiên liệu pinj=800 bar (xem Phụ lục 4), áp suất không khí 
nén trong xy lanh động cơ khi phun pc=60 bar, đường kính lỗ phun do=0,42 mm và 
 0 
chiều dài lỗ phun lo=3,1 mm, cùng với góc phun 130 [20]. 
 Hình ảnh vòi phun động cơ diesel 6LU32 thực tế như Hình 3.7. Các loại 
nhiên liệu được sử dụng ở đây bao gồm 5 loại: DO, PO10, PO20, PO30 và PO100 
với các tính chất được thể hiện trên Bảng 1.5 chương 1 (xem thêm Hình 3.8). 
3.2.1.2. Xây dựng mô hình nghiên cứu và chia lưới không gian tính toán 
 Đặc điểm chia lưới [22]: lưới có cấu trúc và thay đổi theo quá trình chuyển 
động của nhiên liệu trong lỗ phun; lưới được chia với kích thước khác nhau cho 2 
vùng (không gian khe hở chứa chất lỏng trước lỗ phun và trong lỗ phun); số lượng 
lưới vào khoảng 700 nghìn đến 1,5 triệu phần tử. 
 Áp dụng phần mềm Ansys Fluent [22], hình ảnh của đầu vòi phun động cơ 
6LU32 được thể hiện bằng hình ảnh mặt cắt ở Hình 3.6 và Hình 3.8 là không gian 
chứa chất lỏng đã chia lưới để nghiên cứu và thể hiện hình ảnh lưới chia cho mô 
hình tính toán, trong đó lưới có dạng tam giác, được chia mịn hơn ở các lỗ phun và 
thưa hơn ở vùng không gian ngoài. 
 1. Kim phun 1 
 2. Chiều dài 
 lỗ phun (l) 
 3. Đường 
 kính lỗ 
 phun (d) 
 4. Góc phun 
 3 
 2 
 4 
 Hình 3.7. Mặt cắt đầu vòi phun Hình 3.7. Vòi phun động cơ diesel 6LU32 
 75 
 Đầu vào: Áp suất bơm 
 Tường 
 Đầu ra: Áp suất buồng đốt 
 Không gian chứa chất 
 lỏng được chia lưới 
Hình 3.8. Hình ảnh mô phỏng không gian chứa chất lỏng và chia lưới không gian 
 tính toán ở đầu vòi phun 
 76 
3.2.2. Kết quả tính toán mô phỏng 
3.2.2.1. Trường phân bố áp suất trong quá trình phun nhiên liệu 
 Áp suất ở cửa 
 Áp suất ở cửa ra 
 vào lỗ phun lỗ phun 
 Hình 3.9. Trường phân bố áp suất trong lỗ phun của 5 loại nhiên liệu 
 77 
 Từ kết quả trên, để có thể phân tích về trường áp suất của các loại nhiên liệu 
khi được phun qua lỗ phun với đường kính d0=0,42mm và chiều dài l0=3,1mm ở 
cùng áp suất, cùng nhiệt độ, nhưng có đặc tính khác nhau, đặc biệt khác về khối 
lượng riêng và độ nhớt động học. Trước hết hãy tìm hiểu về dải thước đo áp suất 
được thể hiện bằng màu sắc khác nhau tại hình ảnh có được từ mô phỏng: màu đỏ 
có giá trị áp suất cao nhất vào khoảng trên 800 bar, còn màu xanh nước biển có giá 
trị thấp nhất và vào khoảng 11 đến 73 bar. 
 - Theo trường phân bố áp suất (Hình 3.9) nhận thấy có sự khác biệt giữa 5 loại 
nhiên liệu khi lưu động trong lỗ phun. Các đoạn màu trong lỗ phun vuông góc với 
đường tâm lỗ chứng tỏ các mặt cắt ngang đẳng áp này cũng vuông góc với đường tâm 
lỗ nên thể hiện dòng chảy suôn đều, không bị tắc lỗ. 
 - Hai loại nhiên liệu DO và PO10 có giá trị áp suất cửa ra vào khoảng 70 bar, 
tuy nhiên đoạn màu xanh áp suất ở cuối lỗ phun của nhiên liệu DO có độ dài lớn 
hơn so với nhiên liệu hỗn hợp PO10. Điều đó chứng tỏ rằng, năng lượng áp năng đã 
chuyển hóa thành động năng và áp suất ở cửa ra của nhiên liệu DO có giá trị thấp 
hơn so với nhiên liệu PO10; 
 - Hai loại nhiên liệu PO20 và PO30 có giá trị áp suất ở cửa ra lỗ phun vào 
khoảng từ 70 bar đến 90 bar. Giá trị này cao hơn hẳn so với áp suất của hai loại 
nhiên liệu DO và PO10. Tuy nhiên, nếu quan sát kĩ, sẽ thấy ở trung tâm tia phun 
vẫn có điểm có màu tương tự giá trị áp suất ở cửa ra của lỗ phun đối với nhiên liệu 
DO, PO10; 
 - Nhiên liệu PO100 có giá trị áp suất ở cửa ra của lỗ phun là cao nhất và vào 
khoảng 135-150 bar. 
 Những kết quả phân tích trên về áp suất tia phun cho thấy quy luật thay đổi 
là tương đồng với tính toán mô hình lý thuyết phần 3.1, đó là tia phun của nhiên liệu 
hỗn hợp có độ xâm nhập lớn hơn và góc phun nhỏ hơn so với nhiên liệu DO. Hiện 
tượng áp suất ở cửa vào và cửa ra lỗ phun của nhiên liệu hỗn hợp cao hơn so với 
nhiên liệu DO, có thể được giải thích là do độ nhớt của nhiên liệu hỗn hợp cao hơn 
so với nhiên liệu DO. 
 78 
3.2.2.2. Trường phân bố vận tốc biểu diễn theo đường đồng mức 
 DO PO 10 
 PO 20 PO 30 
 PO 100 
 Hình 3.10. Trường phân bố vận tốc trong lỗ phun biểu diễn theo đường đồng 
 mức của 5 loại nhiên liệu 
 79 
 3.2.2.3. Trường phân bố vận tốc theo đường dòng của chùm 10 lỗ phun 
 DO PO10 
 PO20 PO30 
 PO100 
Hình 3.11. Trường phân bố vận tốc trong lỗ phun theo đường dòng – chùm 10 lỗ 
 phun của 5 loại nhiên liệu 
 80 
3.2.2.4. Trường phân bố vận tốc biểu diễn theo đường dòng của 1 lỗ phun 
 DO PO10 
 PO20 PO30 
 PO100 
 Hình 3.12. Trường phân bố vận tốc trong lỗ phun theo đường dòng của 5 loại 
 nhiên liệu tại 1 lỗ phun 
 81 
 3.2.2.5. Trường phân bố vận tốc biểu diễn theo véc tơ 
 DO PO10 
 PO20 PO30 
 PO100 
Hình 3.13. Trường phân bố vận tốc trong lỗ phun theo vector của 5 loại nhiên liệu 
 82 
 Khi so sánh hình ảnh trường vận tốc của nhiên liệu bên trong lỗ phun của vòi 
phun được thể hiện từ Hình 3.10 đến Hình 3.13 dưới các góc độ khác nhau từ thể 
hiện thông qua các đường đồng mức đến theo véc tơ đối với các loại nhiên liệu ở 
bên trong lỗ phun: 
 - Vận tốc chuyển động của các loại nhiên liệu không đồng đều trong lỗ phun. 
Ở trung tâm của lỗ phun đều có vận tốc cao hơn so với khu vực tiếp giáp với thành 
lỗ phun; 
 - Màu đỏ thể hiện vận tốc cao nhất tại đầu lỗ phun vào buồng đốt. Đối với 
DO thì tăng tốc sớm nhất, tổn thất năng lượng trong lỗ lớn nhất và chất lượng phun 
tốt nhất. Vận tốc chuyển động của nhiên liệu DO cao hơn so với các loại nhiên liệu 
hỗn hợp. Nhiên liệu DO và PO10 có vận tốc chuyển động khá tương đồng nhau, 
khoảng 80 m/s đến 90 m/s ở phần lớn chiều dài lỗ phun từ 0 đến khoảng 2,3mm; từ 
sau 2,3 mm đến 3,1 mm vận tốc tăng nhanh đến khoảng 100 m/s. Chi tiết hơn cho 
thấy vận tốc chuyển động của nhiên liệu DO lớn hơn so với PO10; 
 - Nhiên liệu PO20 và PO30 có vận tốc chuyển động tương đương nhau. Còn 
đối với PO20 ta thấy trung hòa nhất giữa PO10 và PO30 thể hiện là nhiên liệu có tăng 
tốc sớm trong lỗ phun (muộn hơn so với PO10 và sớm hơn so với PO30) nên chất 
lượng phun có thể được đảm bảo. 
 - Đối với PO100 nhiên liệu gần đầu ra lỗ phun mới tăng tốc, có vận tốc chuyển 
động thấp nhất, tổn thất năng lượng nhỏ nhất, nhưng chất lượng phun nhiên liệu kém 
nhất. 
 Vận tốc chuyển động thấp hơn của nhiên liệu hỗn hợp tại cửa vào và cửa ra của 
lỗ phun đã giải thích quy luật thay đổi chiều dài tia phun theo đặc tính của nhiên liệu 
hỗn hợp ngắn hơn so với nhiên liệu DO như tính toán mô hình lý thuyết ở phần 3.1. 
 Trường phân bố vận tốc theo đường dòng của chùm 10 lỗ (Hình 3.11) và 1 lỗ 
(Hình 3.12): cho biết hình ảnh dòng chảy của nhiên liệu trong lỗ phun, tất cả các 
trường hợp thì lưu động của nhiên liệu khá suôn đều trong ống, ít bị rối dòng. 
 Trường phân bố vận tốc theo Véc tơ (Hình 3.13): hình ảnh các véc tơ vận tốc 
có phương theo dòng chảy suôn đều và tăng tốc ở đầu ra. Đối với nhiên liệu DO thì 
tăng tốc sớm nhất (có nhiều hạt xanh dương trong lõi) và PO100 thì tăng tốc chậm 
nhất. 
 83 
3.2.2.6. Trường phân bố năng lượng động năng rối 
 DO PO10 
 PO20 PO30 
 PO100 
 Hình 3.14. Trường phân bố theo năng lượng động năng rối trong lỗ phun của 5 
 loại nhiên liệu 
 84 
 Trong động lực học chất lỏng, sự rối loạn của dòng chảy hay dòng chảy 
rối là một chế độ dòng chảy đặc trưng bởi những thay đổi hỗn loạn của áp suất và 
vận tốc dòng chảy. Ngược lại với dòng chảy tầng, dòng chảy rối liên quan số hệ 
Reynolds tương đối cao, trong đó lực quán tính lớn hơn nhiều so với lực nhớt. Dòng 
chảy rối có liên quan mật thiết đến năng lượng động rối và để có thể biểu thị được 
dòng chảy rối, người ta có thể biểu thị nó thông qua năng lượng động rối. Trên Hình 
3.14 thông qua ứng dụng mô phỏng bằng phần mềm Ansys Fluent, cho thấy hình 
ảnh phân bố năng lượng động năng rối (đơn vị (J/kg)) trong không gian tại cửa vào, 
bên trong và ở cửa ra lỗ phun của vòi phun của động cơ 6LU32 cho thấy nhiều sự 
khác biệt giữa các loại nhiên liệu. 
 - Năng lượng chảy rối của nhiên liệu DO thấp hơn so với nhiên liệu hỗn 
hợp, tăng dần từ đầu ống đến cuối ống lỗ phun nên đạt hiệu quả phun cao nhất. 
 - Giữa nhiên liệu DO và PO10 có tính tương đương cao, còn nhiên liệu hỗn 
hợp PO20 và PO30 cũng có năng lượng chảy rối tương tự nhau; cả 4 loại nhiên liệu 
này đều có năng lượng động rối phân bố đều, tăng lên theo chiều dài lỗ phun và tập 
trung cao ở cửa ra của lỗ phun (các chấm màu đỏ); 
 - Năng lượng động rối đặc biệt đáng lưu ý đối với nhiên liệu PO100 có màu 
đỏ đồng đều do loại nhiên liệu này có khối lượng riêng và độ nhớt cao nên năng lượng 
động năng rối phải tăng cao thì nhiên liệu mới phun được vào buồng đốt. Năng lượng 
động rối trải khắp không gian tại cửa vào của lỗ phun, bên trong lỗ phun và ở cửa ra 
của lỗ phun. Nguyên nhân của vấn đề này có thể là bởi lực cản do ma sát bề mặt lớp 
biên tăng lên và cấu trúc, vị trí tách lớp biên thường xuyên thay đổi, đôi khi dẫn đến 
việc giảm lực cản tổng thể. 
 Năng lượng động rối cao có thể gây nên sự nhiễu loạn áp suất lớn và đây 
chính là nguyên nhân gây lên hiện tượng xâm thực mạnh tại cửa vào và cửa ra của 
các lỗ phun. Hiện tượng xâm thực có thể làm cho bề mặt tại các k

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_anh_huong_cua_hon_hop_nhien_lieu_dau_thuc.pdf
  • pdfTom tat Luan an NCS. Nguyen Duc Hanh.pdf
  • pdfTrang thong tin LATS-TA.pdf
  • pdfTrang thong tin LATS-TV.pdf