Investigations on soot and flow field characteristics of blended liquid and gaseous fuels in turbulent swirl-stabilized non-premixed flames
Notice bibliographique
Résumé
Combustion of fossil/carbon-based fuels in both ground and aviation-based transportation devices produce emissions such as NOx, CO2 and soot. Among these, soot formation is a complex process and their characteristics have not been understood completely. Hence, it has been the subject of recent studies in an effort to reduce its footprint in atmospheric pollution. The current work explores the possibility of adding different fuel additives to existing carbon-based fuels in aviation-type gas turbine combustors to understand their effect on soot formation. This study involves understanding the various hydrodynamic and chemical effects on soot formation through controlled lab-scale experiments with well-defined boundary conditions in both liquid and gaseous swirl-stabilized turbulent flames. Particle image velocimetry, laser diffraction and laser induced incandescence are utilized to experimentally characterize the flow-field, spray and soot characteristics respectively within the combustor. Various biofuels and oxygenated compounds are blended in small amounts to base Jet A-1 fuel in liquid spray combustors, whereas hydrogen/helium is used as an additive to ethylene base fuel in gaseous combustor. The overall effectiveness of a certain fuel additive along with the effect of various blending ratios, flow rates and spray characteristics on soot in different combustor configurations are discussed in detail. The changes in spray characteristics was noticeable for lower alcohols, but diminished with higher alcohols as their physical properties do not deviate largely from neat Jet A-1. The measurements revealed that even though the hydrodynamic effects such as flow-field and turbulence can influence the soot formation regions, spatial soot distribution and soot intermittency, the global changes in the magnitudes of soot volume fractions were mostly affected by local fuel chemistry. Higher alcohols were found to be highly effective in reducing soot concentrations when added to neat Jet A-1, whereas addition of hydrogen in small concentrations to ethylene resulted in an increase in soot loading, opposite to that observed in atmospheric laminar flames. In addition to this, high speed planar measurements in gaseous flames revealed that apart from the effect of swirl, bulk flow unsteadiness and local flow fluctuations contributed immensely to the growth and transport of soot from formation to oxidation regions.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
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