Застосування методу максимуму ентропії для аналізу стану крапель в біопаливо-повітряних сумішах

Руслана Віталіївна Колодницька, Павло Петрович Москвін, Володимир Львович Добряков, Віра Михайлівна Очич

Анотація


Метод максимуму ентропії застосовано для розрахунків параметрів функції розподілу крапель за їхніми розмірами та швидкостями рухів в паливно-повітряній сумішах, що сформовані на основі біопалива різного хімічного складу. Сформульована на основі термодинамічних припущень інтегрально – алгебраїчна система рівнянь розв’язувалася чисельними методами. Вхідними даними для розрахунків слугували термодинамічні властивості дизельного та біодизельного палива та умови створення крапельно-повітряної суміші в реальних розпилювальних системах двигунів внутрішнього згоряння. Отримано кількісну інформацію про вид та параметри функції розподілу при різних умовах формування паливно-повітряних систем У межах методу максимуму ентропії проаналізовано вплив термодинамічних властивостей палива (рідини), що розпилюється, на функції розподілу, тобто на розміри крапель та швидкості їхніх рухів у дисперсній системі. Розрахунки спiвставляються з експериментами за розпиленням дизельного палива та його сумішей з рапсовою олією. Показано, що при розпиленні біопалива крапельна система буде характеризуватися більшим розмірами крапель в порівнянні з розмірами крапель, що створюються при розпилення дизельного палива.
Отримані кількісні дані про вплив термодинамічних властивостей розпиленої рідини на кінцевий стан крапельно-повітряної суміші призначено для пошуку оптимальних умов розпилення палив з різними термодинамічними параметрами.


Ключові слова


дизельне та біодизельне палива; крапельно-повітряні системи; термодинаміка палива; метод максимуму ентропії; функції розподілу крапель в дисперсній системі

Повний текст:

PDF

Посилання


Nigmatulin, R.I. (1987), Dinamika mnogofaznyh sred, Part 1, Nauka, Moskva, 464 p.

Jagodnikov, D.A. and Benua, Zh. (2014), «Matematicheskoe modelirovanie isparenija i gorenija kapel' kerosina v kamere sgoranija zhidkostnogo raketnogo dvigatelja s ispol'zovaniem plotnosti raspredelenija verojatnosti», Inzhenernyj vestnik, No. 9, pp. 103–115.

Roisman, I.V., Lucio, A. and Tropea, С. (2007), «Effect of ambient pressure on penetration of a diesel spray», International Journal of Multiphase Flow, Vol. 33, pp. 904 920.

Chin, L.P., Switzer, G.G., Tankin, R.S. and Jackson, T.J. (1995), «Stutrud BI-Modal Size Distributions Predicted by Maximum Entropy are Compared with Experiments in Sprays», Combustion Science and Technology, Chapter 109 : 1–6, pp. 35–52.

Dumouche, C. (2009), «The Maximum Entropy Formalism and the prediction of Liquid Spray Drop-Size Distribution», Entropy, Vol. 11, pp. 713–747.

Movahednejad, E., Ommi, F. and Hosseinalipour, S.M. (2010), «Prediction of Droplet Size and Velocity Distribution in Droplet Formation Region of Liquid Spray», Entropy, Vol. 12, pp. 1484–1498.

Crua, C., Heikal, M.R. and Gold, M.R. (2015), «Microscopic imaging of the initial stage of diesel spray formation», Fuel, Vol. 157, pp. 140–150.

Zhosan, A.A., Ryzhov, Ju.N. and Kurochkin, A.A. (2011), «Sravnenie fiziko-himicheskih svojstv dizel'nogo topliva i rapsovogo masla», Vestnik Orlovskogo GAU, Vol. 31, No. 4, p. 72.

Kolodnyc'ka, R.V., Kryzhanivs'kyj, V.B. and Moskvin, P.P. (2016), «Mul'tyfraktal'nyj analiz vidbytkiv krapel' rozpylenogo dyzel'nogo palyva riznogo skladu», UFZh, No. 3, pp. 105–115.

Ivashhenko, A.V. and Gorjachkin, V.N. (2011), «Dispersnyj sostav kapel' biodizel'nogo topliva na vyhode forsunki», Dvigateli vnutrennego sgoranija, Vol. 2, pp. 41–46.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1 / Р.И. Нигматулин. – М. : Наука, 1987. – 464 с.
  2. Ягодников Д.А. Математическое моделирование испарения и горения капель керосина в камере сгорания жидкостного ракетного двигателя с использованием плотности распределения вероятности / Д.А. Ягодников, Ж.Бенуа // Инженерный вестник. – 2014. – № 9. – С. 103–115.
  3. Roisman I.V. Effect of ambient pressure on penetration of a diesel spray / I.V. Roisman, A.Lucio, С.Tropea // International Journal of Multiphase Flow. – 2007. – Vol. 33. – Pp. 904–920.
  4. Stutrud BI-Modal Size Distributions Predicted by Maximum Entropy are Compared with Experiments in Sprays / L.P. Chin, G.G. Switzer, R.S. Tankin, T.J. Jackson // Combustion Science and Technology. – 1995. – Chapter 109 : 1–6. – Pp. 35–52.
  5. Dumouche C. The Maximum Entropy Formalism and the prediction of Liquid Spray Drop-Size Distribution / C.Dumouche // Entropy. – 2009. – Vol. 11. – Pp. 713–747.
  6. Movahednejad E. Prediction of Droplet Size and Velocity Distribution in Droplet Formation Region of Liquid Spray / E.Movahednejad, F.Ommi, S.M. Hosseinalipour // Entropy. – 2010. – Vol. 12. – Pp. 1484–1498.
  7. Crua C. Microscopic imaging of the initial stage of diesel spray formation / C.Crua, M.R. Heikal, M.R. Gold // Fuel. – 2015. – Vol. 157. – Pp. 140–150.
  8. Жосан А.А. Сравнение физико-химических свойств дизельного топлива и рапсового масла / А.А. Жосан, Ю.Н. Рыжов, А.А. Курочкин // Вестник Орловского ГАУ. – 2011. – Vol. 31. – № 4. – C. 72.
  9. Колодницька Р.В. Мультифрактальний аналіз відбитків крапель розпиленого дизельного палива різного складу / Р.В. Колодницька, В.Б. Крижанівський, П.П. Москвін // УФЖ. – № 3. – 2016. – С. 105–115.
  10. Иващенко А.В. Дисперсный состав капель биодизельного топлива на выходе форсунки / А.В. Иващенко, В.Н. Горячкин // Двигатели внутреннего сгорания. – 2011. – Vol. 2. – C. 41–46.




DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2017-1(79)-134-144

Copyright (c) 2017 Руслана Віталіївна Колодницька, Павло Петрович Москвін, Володимир Львович Добряков, Віра Михайлівна Очич

Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.