Numerical Studies on the Induced Ignition Process of Various Fuels

Diese Arbeit präsentiert eine detaillierte numerische Untersuchung der erzwungenen Zündung und der frühen Flammenausbreitung in sowohl kohlenwasserstoffbasierten Brennstoffen (Methan und Primärreferenzbrennstoffe, PRF) als auch kohlenstofffreien Brennstoffen (Ammoniak und Ammoniak/Wasserstoff-Gemischen) unter Verwendung eindimensionaler Simulationen, detaillierter chemischer Kinetik und detaillierter Transportmodelle. Die Studie konzentriert sich auf die Abhängigkeit der minimalen Zündenergie (MIE) von verschiedenen Zündparametern, die entscheidend für die Verbesserung der Verbrennungseffizienz und die Gewährleistung der Sicherheit durch Vermeidung unerwünschter Zündungen ist.
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Durch die Analyse verschiedener Zündparameter, darunter Gemischzusammensetzung, Druck und Zündgeometrie, deckt die Forschung wichtige Erkenntnisse über das Zündverhalten unterschiedlicher Brennstoffgemische auf. Die Simulationen replizieren experimentelle Beobachtungen genau und zeigen signifikante Abhängigkeiten der MIE von Faktoren wie dem Äquivalenzverhältnis und der Zündgeometrie. Diese Studie untersucht auch die stochastische Natur der Zündradien, die als ein entscheidender Parameter identifiziert wurde, der zum stochastischen Zündverhalten in Experimenten beiträgt.

Die Ergebnisse tragen zum Forschungsfeld bei, indem sie eine umfassende quantitative Analyse der MIE-Abhängigkeiten liefern und die Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten validieren. Die Forschung unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der komplexen Wechselwirkung zwischen chemischer Kinetik und Transportvorgängen während des Zündprozesses. Diese Arbeit liefert wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung effizienterer und sichererer Verbrennungssysteme.

This work presents a detailed numerical investigation on induced ignition and early flame propagation in both hydrocarbon fuels (methane and primari reference fuels, PRF) and non-carbon fuels (ammonia and ammonia/hydrogen mixtures) using one-dimensional simulations, detailed chemical kinetics and detailed transport models. The study focuses on the dependence of minimum ignition energy (MIE) on various ignition parameters, which is crutial in improving combustion efficiency and ensuring safety by preventing undesired ignition.

Through the analysis of various ignition parameters, including mixture composition, pressure, and ignition geometry, the research uncovers key insights into the ignition behavior of different fuel mixtures. ... mehrSimulations accurately replicate experimental observations, highlighting significant dependencies of MIE on factors such as the equivalence ratio and ignition geometry. This study also investigates the stochastic nature of ignition radii, which was identified as a crucial parameter contributing to the stochastic ignition behavior observed in experiments.

The findings contribute to the field by providing a comprehensive quantitative analysis of MIE dependencies and validating simulation results with experimental data. The research underscores the importance of understanding the complex interaction between chemical kinetics and transportation during induced ignition process. This work provides valuable insights for the design of more efficient and safer combustion systems.