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。

In this study, "low caloric e-fuel" and "existing fuel" are mixed and the ignition properties are large and the wall collision shape is achieved The state's heat loss reduction method is proposed by re-laminar flow, the heat loss evaluation method is opened and the efficiency of the system is improved.実験については,「mixed ratioと火遅れのrelational evaluation価」を実士した. e-fuel として, OME（オキシメチレンエーテル）を意した. OMEはCH3-O-(CH2-O)n-CH3でexpressionされ,オキシメチレンbased(CH2-O)のnumbernによって,OMEnとrecordされる. This time I use したOMEはOME2~6である.このOMEはExisting marine fuels have better ignition properties than べてはれているものの, and the representative components of marine fuels are composed of しているThe saturated content, the aromatic content, the ignition properties when mixed, the mixing ratio, and linearity (additivity) are unknown.これらのflammability evaluation device, FCA fuel ignition evaluation device, OME2~6, OME3とセタン価standard fuel であるヘキサデカン, 1-メチルナフタレンのmixed fuel を対 resembles にして行われた. Calculation of mixture fuel ignition and mixing ratio and relationship between themキサデカン, 1-メチルナフタレンともlinear near いresult になった. Calculation of the situation, "CFD prediction of the wall conflict status" is done. The distance between the nozzle hole and the wall surface is changed, and the velocity in the vertical direction is calculated using LES and analyzed by CFD. The result of その, the result of ガス jet の実験と同様に, the speed of wall を0としたほぼetc.しいspeed プロファイルとなることがわかった.また, the temperature change of the liquid phase, および発をconsidering the したimprovementされたVoF(Volume of Fluid) method is used to calculate the location of the wall conflict and the fuel liquid is evaporated. On a trial basis, the fuel liquid level on the high-temperature wall is in conflict with the fuel droplets and the image is calculated. When applying, the movement of liquid-liquid interface during conflict, temperature, and evaporation volume distribution are predicted and confirmed.