Study of heat loss reduction mechanism and thermal efficiency improvement method in e-fuel blended fuel based on re-laminarization

基于再层化的电燃油混合燃料热损失降低机理及热效率提升方法研究

• 批准号: 22H01709
• 负责人: 高木 正英
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01709/
• 关键词: e-fuel; 壁面熱伝達; 気液二相流; 再層流化; 壁面近傍燃料分布; 混合燃料の着火遅れ

本研究では，「低発熱量のe-fuel」と「既存燃料」の混合によって着火性が大きく変わることで生じる壁面衝突形態に対応した熱損失低減手法として再層流化を提案，熱損失評価モデルを開発することで，エンジン効率向上に寄与する。実験については，「混合比と着火遅れの関係評価」を実施した。e-fuelとして，OME（オキシメチレンエーテル）を用意した。OMEはCH3-O-(CH2-O)n-CH3で表され，オキシメチレン基(CH2-O)の数nによって，OMEnと記載される。今回使用したOMEはOME2~6である。このOMEは既存の舶用燃料に比べて着火性は優れているものの，舶用燃料を構成している代表成分である飽和分，および芳香族分との混合時に着火性と混合比が線形（加成性）になるかは不明である。これらの着火性評価は，FCAと呼ばれる燃料着火性評価装置を用いて，OME2~6と，OME3とセタン価標準燃料であるヘキサデカン，1-メチルナフタレンの混合燃料を対象にして行われた。混合燃料の着火遅れから計算されたセタン価と混合比の関係は，ヘキサデカン，1-メチルナフタレンとも線形に近い結果になった。計算については，「CFDによる壁面衝突状態の予測」を行った。実験で実施される噴孔-壁面間距離を変更し，鉛直方向速度の算出をLESを用いたCFD解析により行った。その結果，ガス噴流の実験結果と同様に，壁面を0としたほぼ等しい速度プロファイルとなることがわかった。また，液相の温度変化，および蒸発を考慮した改良されたVoF(Volume of Fluid)法による壁面衝突位置での燃料液体蒸発の様子を予測するための計算コードの改良，準備を行った。試行として，高温壁面上にある燃料液面に衝突する燃料液滴を対象とした計算を実施し，衝突時の気液界面の移動と，温度，蒸発量分布が予測できることを確認した。

在这项研究中，我们提出了复合流，作为减少热量损失的一种方法，该方法与壁碰撞形式相对应，而壁碰撞形式是通过混合“低热量E-Foer e-Feluel”和“现有燃料”来大大改变了点火性能的形式，并且通过开发热量损失评估模型，我们将有助于提高发动机效率。关于实验，进行了“评估混合比与点火延迟之间的关系”。将OME（氧甲基乙醚）作为电子燃料制备。 OME由CH3-O-（CH2-O）N-CH3表示，并用氧甲基基组（CH2-O）的数量N描述为预兆。这次使用的Ome是Ome2-6。尽管该OME具有比现有海洋燃料更好的点火特性，但尚不清楚与饱和且芳香的成分混合时，点火比和混合比是线性（添加剂），它们是构成海洋燃料的代表性组件。使用称为FCA的燃料点火评估设备评估了这些点火特性，并用于评估OME2-6，OME3和Hexadecane和1-甲基naphalene的燃料，这是标准的认真燃料。从混合燃料的点火延迟计算得出的六烷和1-甲基萘的线性结果接近线性结果。关于计算，我们进行了“使用CFD对壁碰撞条件的预测”。在实验中进行的孔和壁表面之间的距离进行了更改，并使用LES通过CFD分析计算垂直速度。结果，发现速度曲线大致相等，壁表面为0，类似于气流射流的实验结果。此外，通过考虑液相和蒸发的温度变化，使用改善的流体量（VOF）方法的改善，可以改善计算代码并准备好在墙壁碰撞位置预测燃料液体蒸发状态。作为一项试验，计算燃油液滴与高温壁表面上的燃料液体表面碰撞，并确认碰撞过程中气体液体界面的运动以及温度和蒸发分布可以预测。