1. مقدمة الخلفية

إن فهم خصائص احتراق الكيروسين المستخدم في الطائرات بعمق وتحسين أدائه أمر بالغ الأهمية بالنسبة لمحركات الطائرات. ومع ذلك، فإن تركيبة الكيروسين المستخدم في الطائرات معقدة للغاية، مما يجعل من الصعب إنشاء نموذج دقيق لديناميكيات الوقود يحاكي تفاعلات احتراق جميع مكوناته. واستجابة لهذا التحدي، يستخدم الباحثون الوقود البديل - مخاليط الوقود ذات النسب والتراكيب المعروفة - لمحاكاة خصائص احتراق الوقود الحقيقي وتطوير النماذج الميكانيكية. كان RP-3، الذي يستخدم على نطاق واسع كوقود للطائرات في الصين، موضوعًا لدراسات المحاكاة من قبل العديد من العلماء.

2. محتوى البحث

للتحقق من خصائص احتراق RP-3، استخدم فريق أبحاث ديناميكيات الاحتراق في جامعة سيتشوان مكونات بديلة لاستكشاف خصائص الاحتراق وتحسين المعلمات.

الصورة 1- مخطط تخطيطي للنظام التجريبي

قام فريق البحث بخلط الوقود بالهواء وإشعاله في غرفة الاحتراق باستخدام شرارة إلكترونية، واستخدموا كاميرا عالية السرعة من طراز ريفيلر (X213) مقترنة بنظام تصوير شلييرين لتشكيل نظام تصوير عالي السرعة، والذي سجل بشكل متزامن شكل انتشار اللهب بمعدل 20000 إطار في الثانية. ومن خلال التحكم في المتغيرات، قاموا باختبار خصائص الاحتراق تحت ضغوط ودرجات حرارة مختلفة. يمكن لنظام التصوير عالي السرعة تسجيل صور واضحة للوقود في غرفة الاحتراق في كل لحظة، وتم حساب نصف قطر الاحتراق من هذه الصور لتحديد سرعة الاحتراق والمعلمات الأخرى. كان العرض كما يلي:

الصورة 2 - صور شليرين عالية السرعة للهب في غرفة الاحتراق تحت ضغط ثابت (2 بار) ودرجات حرارة متفاوتة.

الصورة 3 - صور شليرين عالية السرعة للهب في غرفة الاحتراق عند درجة حرارة ثابتة (443 كلفن) وضغوط متفاوتة.

3. خاتمة البحث

1) تم تطوير وقود بديل جديد للكيروسين RP-3، إلى جانب نسبة تركيب مفصلة. قارنت تجارب الاحتراق بين خصائص الاحتراق، مثل معدلات الاحتراق، للوقود البديل وكيروسين RP-3 في ظل ظروف مختلفة.

2) زاد معدل احتراق الوقود البديل RP-3 بشكل ملحوظ مع ارتفاع درجة الحرارة الأولية أو الضغط الأولي. بلغ معدل الاحتراق ذروته بالقرب من النسبة المتكافئة عند 1.1؛ بالإضافة إلى ذلك، تم التحقق من صحة البيانات التجريبية ومعدلات الاحتراق المحاكاة باستخدام نموذج KSRM.

3) لم يكن نصف قطر انتشار اللهب في المراحل الأولية متوافقًا مع زيادة الضغط. قد يكون هذا التناقض مرتبطًا بتأثير طاقة الاشتعال المفرطة وسمك اللهب على الانتشار غير المستقر للهب المتوسع.

4) مع زيادة الضغط، انخفض طول ماركشتاين لكيروسين RP-3 بشكل ملحوظ. ومع ذلك، لم يكن هناك فرق كبير في طول ماركشتاين لكيروسين RP-3 في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة. وعلاوة على ذلك، وجد أن طول ماركشتاين لكيروسين RP-3 كان متسقًا مع أداء بديله، لكن الفرق في طول ماركشتاين بين كيروسين RP-3 وبديله أصبح واضحًا على الجانب الغني بالوقود.

4. ملخص تطبيق الصناعة

إن نظام المراقبة، الذي يتألف من كاميرا عالية السرعة مقترنة بجهاز تصوير شلييرين، يستخدم على نطاق واسع لمراقبة الطبقات الحدودية لتدفقات الهواء والاحتراق والموجات الصادمة والحمل الحراري داخل الغازات، فضلاً عن حقول التدفق في أنفاق الرياح أو أنفاق المياه. ويساعد هذا النظام الباحثين من خلال جعل الظواهر التجريبية الأقل وضوحًا أكثر قابلية للملاحظة والتسجيل بوضوح، مما يوفر للباحثين حلاً شاملاً. (تستمد هذه المعلومات من فريق أبحاث ديناميكيات الاحتراق في جامعة سيتشوان.)