КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-79-00325
НазваниеРазработка суррогата авиационного керосина для определение эмиссии полициклических ароматических углеводородов двигателями гражданской авиации
Руководитель Матвеев Сергей Сергеевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" , Самарская обл
Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-405 - Транспортная энергетика (наземного, водного, воздушного, космического транспорта)
Ключевые слова камера сгорания, ГТД, хроматография, эмиссия, керосин, ПАУ, суррогат керосина
Код ГРНТИ55.42.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Необходимость использования углеводородных топлив в транспортных двигателях и энергетических установках сохранится еще на многие десятилетия, поэтому совершенствование организации рабочего процесса в камерах сгорания различного назначения продолжает оставаться актуальным. Особое внимание уделяется экологическим аспектам сжигания топлив.
В настоящее время Международной организацией гражданской авиации (ИКАО) для авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) нормируются выбросы: оксида углерода (CO), несгоревших углеводородов (HC), оксидов азота (NOX) и дыма (SN). Аналогично, и крупные компании (ПАО «Газпром») вводят и свои стандарты на выбросы СО и NOX в установках наземного применения. Вместе с тем, известно, что продукты сгорания углеводородных топлив обладают и канцерогенной активностью, так как в составе несгоревших углеводородов содержатся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые способны вызывать раковые заболевания у живых организмов и мутацию клеток. Ущерб, наносимый окружающей среде за счет выброса отдельных ПАУ, например, бенз(а)пирена, сопоставим с ущербом от выбросов CO или NOx. Однако, если учесть, что в продуктах сгорания содержится целый спектр ПАУ, то становится очевидным, что вклад группы канцерогенных ПАУ в общее загрязнение окружающей среды при сжигании топлив может оказаться решающим. Кроме того, ПАУ являются основными промежуточными веществами в цепи реакций формирования сажистых частиц.
Для снижения выбросов канцерогенных ПАУ весьма актуальной является задача выявления механизмов их образования при горении углеводородных топлив. В настоящее время этот процесс моделируется с использованием детальных кинетических схем, включающих тысячи химических реакций и сотни реагирующих веществ.
Перспективные методы расчёта характеристик турбулентного горения углеводородных топлив основываются на совместном решении нестационарных уравнений газовой динамики и детальной химической кинетики методами прямого численного моделирования (DNS). Однако в настоящее время в такой постановке решение задач применительно к камерам сгораниям ГТД не может быть реализовано из-за ограниченных возможностей вычислительной техники. Решение этой проблемы видится в применении комбинированных методов, заключающихся в достаточно точном решении каждой подзадачи в отдельности и объединении их в единый алгоритм. При этом моделирование химической кинетики невозможно без использования детальных и редуцированных реакционных механизмов, для формирования которых необходимо знать точный состав исходного топлива. Основным топливом ГТД является авиационный керосин, состоящий из десятков индивидуальных углеводородных компонентов. Кроме того, его состав может изменяться в зависимости от месторождения сырья и производителя топлива. Поэтому для численного моделирования необходимо иметь смесь известного состава, состоящую из ограниченного количества химических компонентов и воспроизводящую основные свойства реального топлива. Такие смеси называют суррогатами. Создаваемый кинетический механизм окисления суррогата должен моделировать необходимые физико-химические свойства процесса горения керосина в камере сгорания ГТД.
Таким образом, разработка суррогата авиационного керосина для определение эмиссии полициклических ароматических углеводородов двигателями гражданской авиации является актуальной.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ