1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 8, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 8, стр. 12-26

Кинетические модели горения бензина

Г. Я. Герасимов 1, В. Ю. Левашов 1, *, **

1 Институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

* E-mail: vyl69@mail.ru
** E-mail: levashovvy@imec.msu.ru

Поступила в редакцию 30.01.2023
После доработки 16.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Рассмотрено современное состояние исследований по разработке кинетических моделей горения бензина и его составляющих. Проанализированы суррогатные модели бензина, которые описывают физические и химические свойства реального топлива и используются при разработке детальных и редуцированных кинетических моделей. Сделан обзор экспериментальных данных, на основе которых проводится тестирование кинетических моделей различной степени сложности. Приведены примеры применения кинетических моделей при численном моделировании процессов, протекающих в двигателях внутреннего сгорания.

Ключевые слова: бензин, углеводороды, горение, кинетические модели, вычислительная гидродинамика, двигатели внутреннего сгорания.

Список литературы

  1. Sarathy S.M., Farooq A., Kalghatgi G.T. // Prog. Energy Combust. Sci. 2018. V. 65. P. 67.

  2. Boot M.D., Tian M., Hensen E.J.M., Sarathy S.M. // Ibid. 2017. V. 60. P. 1.

  3. Xu R., Saggese C., Lawson R. et al. // Combust. and Flame. 2020. V. 220. P. 475.

  4. Battin-Leclerc F. // Prog. Energy Combust. Sci. 2008. V. 34. P. 440.

  5. Титова Н.С., Торохов С.А., Фаворский О.Н., Старик А.М. // Физика горения и взрыва. 2016. Т. 52. № 6. С. 13.

  6. Tan J.Y., Bonatesta F., Ng H.K., Gan S. // Appl. Thermal. Eng. 2016. V. 107. P. 936.

  7. Михалкин В.Н., Сумской С.И., Тереза А.М. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 8. С. 3.

  8. Mehl M., Pitz W.J., Westbrook C.K., Curran H.J // Proc. Combust. Inst. 2011. V. 33. P. 193.

  9. Cheng S., Saggese C., Kang D. et al. // Combust. and Flame. 2021. V. 228. P. 57.

  10. Selim H., Mohamed S.Y., Hansen N., Sarathy S.M. // Ibid. 2017. V. 179. P. 300.

  11. Chen B., Togbe C., Selim H., Dagaut P., Sarathy S.M. // Energy Fuels. 2017. V. 31. P. 5543.

  12. Gauthier B.M., Davidson D.F., Hanson R.K. // Combust. and Flame. 2004. V. 139. P. 300.

  13. Javed T., Lee C., AlAbbad M. et al. // Ibid. 2016. V. 171. P. 223.

  14. Li J., Zhu J., Wang S. et al. // Fuel. 2021. V. 295. № 120е645.

  15. Konnov A.A., Mohammad A., Kishore V.R. et al. // Prog. Energy Combust. Sci. 2018. V. 68. P. 197.

  16. Cheng S., Kang D., Fridlyand A. et al. // Combust. and Flame. 2020. V. 216. P. 369.

  17. Wang S., Feng Y., Qian Y. et al. // Ibid. 2020. V. 213. P. 369.

  18. Zandie M., Ng H.K., Gan S., Said M.F.M., Cheng X. // Transport. Eng. 2022. V. 7. № 100101.

  19. Fan G., Zheng Z., Zhu Z. // ACS Omega. 2022. V. 7. P. 26е375.

  20. Li S., Wen Z., Hou J. et al. // Ibid. P. 17797.

  21. Comandini A., Nativel D., Chaumeix N. // Energy Fuels. 2021. V. 35. P. 14913.

  22. Kalvakala K.C., Pal P., Kukkadapu G., McNenly M., Aggarwal S. // Ibid. 2022. V. 36. P. 7052.

  23. Xu L., Chang Y., Treacy M. et al. // Fuel. 2023. V. 331. № 125830.

  24. Battistoni M., Mariani F., Risi F., Poggiani C. // Energy Procedia. 2015. V. 82. P. 424.

  25. He L., Jingyuan L., Xiumin Y., Mengliang L., Tian Y. // Ibid. 2019. V. 158. P. 1449.

  26. Zandie M., Ng H.K., Gan S., Said M.F.M., Cheng X. // Energy. 2022. V. 260. № 125191.

  27. Определение детонационных характеристик моторных топлив. ГОСТ Р 52946-2019, ГОСТ Р 52947-2019. М.: Стандартинформ, 2019.

  28. Slavinskaya N.A., Zizin A., Aigner M. // J. Eng. Gas Turbines Power. 2010. V. 132. P. 111501.

  29. Pitz W., Cernansky N., Dryer F., Egolfopoulos F. et al. SAE Paper 2007-01-0175.

  30. Andrae J., Brinck T., Kalghatgi G. // Combust. and Flame. 2008. V. 155. P. 696.

  31. Sakai Y., Miyoshi A., Koshi M, Pitz J. // Proc. Combust. Inst. 2009. V. 32. P. 411.

  32. Kim D., Song J., Song H., Lim Y., Lee S., Song H.H. // Fuel. 2022. V. 328. № 125286.

  33. Slavinskaya N., Riedel U., Saibov E., Herzler J., Naumann C. AIAA Paper 2014-0126.

  34. Su X., Ra Y., Reitz R. // SAE Intern. J. Fuels Lubr. 2014. V. 7. P. 236.

  35. Al-Esawi N., Al Qubeissi M. // Fuel. 2021. V. 283. № 118е923.

  36. Mehl M., Chen J.Y., Pitz W.J., Sarathy S.M., Westbrook C.K. // Energy Fuels. 2011. V. 25. P. 5215.

  37. Westbrook C.K., Pitz W.J., Herbinet O., Curran H.J., Silke E.J. // Combust. and Flame. 2009. V. 156. P. 181.

  38. Tanaka S., Ayala F., Keck J.C. // Ibid. 2003. V. 133. P. 467.

  39. Curran H.J., Gaffuri P., Pitz W.J., Westbrook C.K. // Ibid. 1998. V. 114. P. 149.

  40. Титова Н.С., Торохов С.А., Старик А.М. // Физика горения и взрыва. 2011. Т. 47. № 2. С. 3.

  41. Chang Y., Jia M., Liu Y., Li Y., Xie M. // Combust. and Flame. 2013. V. 160. P. 1315.

  42. Curran H.J., Gaffuri P., Pitz W.J., Westbrook C.K. // Ibid. 2002. V. 129. P. 253.

  43. Zheng Z., Lv Z. // Appl. Energy. 2015. V. 147. P. 59.

  44. Grégoire C.M., Cooper S.P., Petersen E.L. // Fuel. 2023. V. 332. № 126234.

  45. Liu Y.-D., Jia M., Xie M.-Z., Pang B. // Energy Fuels. 2013. V. 27. P. 4899.

  46. Dagaut P., Pengloan G., Ristory A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. V. 4. P. 1846.

  47. Lindgren E.B., Monteiro J.G.S., dos Santos A.R., Fleming F.P., Barbosa A.G.H. // Fuel. 2021. V. 303. № 121е205.

  48. Al Rashidi M.J., Mehl M., Pitz W.J., Mohamed S., Sarathy S.M. // Combust. and Flame. 2017. V. 183. P. 358.

  49. Burcat A., Ruscic B. Third millennium ideal gas and condensed phase thermochemical database. Tech. Rep. № ANL-05/20, TAE 960. Lemont, IL, USA: Argonne National Laboratory, 2005.

  50. Krasnoukhov V.S., Porfiriev D.P., Zavershinskiy I.P., Azyazov V.N., Mebel A.M. // J. Phys. Chem. A. 2017. V. 121. P. 9191.

  51. Esposito F., Armenise I. // Ibid. 2021. V. 125. P. 3953.

  52. Hanson R.K., Davidson D.F. // Prog. Energy Combust. Sci. 2014. V. 44. P. 103.

  53. Miller J.A., Sivaramakrishnan R., Tao Y. et al. // Prog. Energy Combust. Sci. 2021. V. 83. № 100886.

  54. Simm G.N., Vaucher A.C., Reiher M. // J. Phys. Chem. A. 2019. V. 123. P. 385.

  55. Seidel L., Moshammer K., Wang X. et al. // Combust. and Flame. 2015. V. 162. P. 2045.

  56. Cai L., Pitsch H., Mohamed S.Y. et al. // Ibid. 2016. V. 173. P. 468.

  57. Zhang K., Banyon C., Bugler J. et al. // Ibid. 2016. V. 172. P. 116.

  58. Malewicki T., Comandini A., Brezinsky K. // Proc. Combust. Inst. 2013. V. 34. P. 353.

  59. Atef N., Kukkadapu G., Mohamed S.Y. et al. // Combust. and Flame. 2017. V. 178. P. 111.

  60. Tian Z., Pitz W.J., Fournet R., Glaude P.-A., Battin-Leclerc F. // Proc. Combust. Inst. 2011. V. 33. P. 233.

  61. Yuan W., Li Y., Dagaut P., Yang J., Qi F. // Combust. and Flame. 2015. V. 162. P. 3.

  62. Malliotakis Z., Banyon C., Zhang K. et al. // Ibid. 2019. V. 199. P. 241.

  63. Park S., Wang Y., Chung S.H., Sarathy S.M. // Ibid. 2017. V. 178. P. 46.

  64. Sarathy S.M., Kukkadapu G., Mehl M. et al. // Ibid. 2016. V. 169. P. 171.

  65. Герасимов Г.Я., Туник Ю.В., Козлов П.В., Левашов В.Ю., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 8. С. 10.

  66. Lu T., Law C.K. // Proc. Combust. Inst. 2005. V. 30. P. 1333.

  67. Тереза А.М., Агафонов Г.Л., Бетев А.С., Медведев С.П. // Хим. физика. 2020. Т. 39. № 12. С. 29.

  68. Xi S., Xue J., Wang F., Li X. // Combust. and Flame. 2020. V. 222. P. 326.

  69. Jia M., Xie M. // Fuel. 2006. V. 85. P. 2593.

  70. Maroteaux F., Noel L. // Combust. and Flame. 2006. V. 146. P. 246.

  71. Maroteaux F. // Ibid. 2017. V. 186. P. 1.

  72. Machrafi H., Cavadias S., Amouroux J. // Fuel Process. Technol. 2009. V. 90. P. 247.

  73. Lee K., Kim Y., Min K. // Combust. Theory Model. 2011. V. 15. P. 107.

  74. Voglsam S., Winter F. // Chem. Eng. J. 2012. V. 203. P. 357.

  75. Козлов П.В., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю., Акимов Ю.В., Забелинский И.Е., Быкова Н.Г. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 9. С. 35.

  76. Kukkadapu G., Kumar K., Sung C.-J., Mehl M., Pitz W.J. // Combust. and Flame. 2015. V. 162. P. 2272.

  77. Minetti R., Carlier M., Ribaucour M., Therssen E., Sochet L.R. // Ibid. 1995. V. 102. P. 298.

  78. Ciezki H.K., Adomeit G. // Ibid. 1993. V. 93. P. 421.

  79. Minetti R., Carlier M., Ribaucour M., Therssen E., Sochet L.R. // Proc. Sympos (Intern. on Combust. Pittsburgh: The Combust. Inst. 1996. V. 26. P. 747.

  80. Frieweger K., Blumental R., Adomeit G. // Combust. and Flame. 1997. V. 109. P. 599.

  81. Chu H., Xiang L., Nie X., Ya Y., Gu M., E J. // Fuel. 2020. V. 269. № 117451.

  82. Chu H., Ren F., Xiang L. et al. // J. Energy Inst. 2019. V. 92. P. 1821.

  83. Hann S., Grill M., Bargende M. SAE Tech. Paper 2018-01-0857.

  84. Kumar R., Padhi U.P., Kumar S. // Fuel. 2022. V. 329. № 125 459.

  85. Sok R., Kataoka H., Kusaka J., Miyoshi A., Reitz R.D. // Ibid. 2023. V. 333. № 126508.

  86. Chen B., Wang Z., Wang J.-Y. et al. // Fuel. 2019. V. 236. P. 1282.

  87. Басевич В.Я., Беляев А.А., Иванов В.С. и др. // Хим. физика. 2019. Т. 38. № 8. С. 69.

  88. Zandie M., Ng H.K., Gan S., Said M.F.M., Cheng X. // Transport. Eng. 2022. V. 7. № 100102.

  89. Cho S., Lopez-Pintor D., Sofianopoulos A. // Fuel. 2023. V. 332. № 126236.

  90. Wei J., Liu H., Zhu H., Cai Y., Wang H., Yao M. // Ibid. 2022. V. 327. № 125147.

  91. Steeger F., Raffius T., Schulz C. et al. // Combust. and Flame. 2022. V. 244. № 112283.

  92. Sun X., Zhao P., Liang X., Jing G., Zhou Z., Chen G. // Fuel. 2023. V. 334. №126 625.

  93. Li Y., Alfazazi A., Mohan B. et al. // Ibid. 2019. V. 247. P. 164.

  94. Zhong W., Mahmoud N.M., Wang Q. // Ibid. 2022. V. 310. № 122 293.

  95. Pischke P., Christ D., Cordes D., Kneer R. // Proc. 12th Int. Conf. Liquid Atomiz. Spray Syst. Heidelberg: ICLASS, 2012.

  96. Туник Ю.В., Герасимов Г.Я., Левашов В.Ю. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 9. С. 8.

  97. Tunik Y.V. // Comput. Math. Math. Phys. 2018. V. 58. P. 1573.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал