Výzkum spalovacích komor – premiéra systému PLIF

CFD reakční zóna

Výzkum spalovacích komor – premiéra systému PLIF

Na pracovišti útvaru Motory VZLÚ probíhá v rámci řešení projektu s podporou Misnisterstva průmyslu a obchodu FT-TA5/073 - Výzkum spalovací komory s dopravními trubicemi – C(P)DT, teoretický a experimentální výzkum prstencové spalovací komory pro malé turbínové motory. K návrhu a optimalizacím jsou využívány moderní přístupy s využitím metod CFD (Computional Fluid Dynamics) reaktivního proudění, v rámci dosavadního řešení byly vyvinuty matematické modely spalování plynného paliva s uvážením vlivu rychlosti chemických reakcí a v současné době probíhá vývoj matematických modelů pro spalování kapalného paliva.

Reaktivní proudění lze bez nadsázky označit jako vůbec nejsložitější případ z hlediska numerické simulace a klade mimořádné nároky na výpočetní výkon a kvalitu matematických modelů. Vzhledem k současnému stavu, dostupnosti a tempu vývoje výpočetní techniky je možno používat stále složitější a přesnější matematické modely, které se více a více přibližují skutečnosti, nicméně stále není a vblízké budoucnosti nebude možno v přijatelném čase provést realistickou simulaci hoření bez experimentálního ověření a „vyladění“ numerického modelu. Z těchto důvodů byl ve VZLÚ ve spolupráci s PBS Velká Bíteš, a.s. vybudován experimentální systém pro výzkum hoření v segmentech spalovacích komor za atmoferického a zvýšeného tlaku se vstupní teplotou vzduchu až do 460K. Na experimentální komoře jsou jednak ověřovány základní termodynamické parametry, ale také bylo provedeno v České republice vůbec první měření 2D pole rozložení koncentrací radikálu OH metodou PLIF (Planar Laser Induced Fluorescence), které provedli pracovníci Ústavu mechaniky tekutin a energetiky při ČVUT v Praze. Tato metoda využívá principu zachycení spontánního záření excitovanýh molekul pomocí digitální kamery a umožňuje velmi selektivní určení koncentrace žádané látky v daném prostoru. Výsledky OH PLIF dávají kvalitativní obraz reakční zóny plamene, který slouží k validaci výsledků numerických modelů.

Našim cílem je schopnost rychle a efektivně pomáhat českým a zahraničním průmyslovým partnerům při řešení problémů s návrhem a optimalizací spalovacích zařízení. K tomuto účelu využíváme jak klasických návrhových postupů, tak i nejmodernějších numerických a experimentálních metod.