Skip to main content

Development of CFD Tools for Large Marine Diesel Engine Applications

Article Category

Article available in the folowing languages:

Wysoce wydajne, ekologiczne okrętowe silniki wysokoprężne

Finansowani ze środków UE naukowcy rozwinęli najnowocześniejsze narzędzia obliczeniowe w celu udoskonalenia konstrukcji wysokoprężnych silników okrętowych.

Technologie przemysłowe

Silniki spalinowe (ICE) działają w oparciu o spalanie paliwa z utleniaczem (najczęściej powietrzem) w komorze spalania w celu wytwarzania dużych sił, przekształcając tym samym energię chemiczną w użyteczną energię mechaniczną. Szczegółowe zrozumienie złożonej aerotermochemii, stojącej za funkcjonowaniem silników spalinowych, ułatwia projektowanie wydajniejszych, oszczędniejszych i bardziej przyjaznych dla środowiska systemów napędowych. Europejscy naukowcy zainicjowali projekt "Rozwój narzędzi CFD do zastosowań w dużych okrętowych silnikach wysokoprężnych" (MARINECFD) w celu zbadania zjawisk mieszania wewnątrzcylindrowego oraz spalania, wykorzystując zaawansowaną obliczeniową dynamikę płynów (CFD) z myślą o ograniczeniu emisji szkodliwych substancji zanieczyszczających oraz poprawie wydajności silnika. Naukowcy stworzyli nowy model atomizacji strugi paliwa, uwzględniający użycie ciężkiego oleju (HFO) w zastosowaniach morskich, jak również zmodyfikowali istniejące modele parowania, by uwzględnić paliwa wieloskładnikowe oraz poprawić prognozy w zakresie wymiany ciepła. W rzeczywistości straty ciepła wywołane promieniowaniem cieplnym w ścianach silnika mogą stanowić nawet połowę wszystkich strat ciepła, a zagadnienie to jest często niedostatecznie opisane przez konwencjonalne modele. Tak więc szczegółowy model wymiany ciepła, zastosowany po raz pierwszy w symulacjach dużych okrętowych silników wysokoprężnych, powinien wywrzeć istotny wpływ na przyszłe projekty. Dodanie wody do komory spalania stanowi obiecujący sposób na ograniczenie poziomów szkodliwych tlenków azotu (NOx). Badacze przeprowadzili obliczeniowe badania nad technikami dodawania wody, w których udało się osiągnąć zdumiewającą masę wtryskiwanej wody, stanowiącą 40% masy paliwa. Dotychczas naukowcy projektu MARINECFD dostarczyli cennych narzędzi i metod optymalizacji spalania w okrętowych silnikach wysokoprężnych przy jednoczesnej redukcji szkodliwych emisji. Dalsze badania oraz wykorzystanie wyników powinny ułatwić projektowanie optymalnej konstrukcji silników o wysokiej wydajności, które spełniają międzynarodowe normy emisji, zapewniając przewagę konkurencyjną europejskich producentów silników i przemysłu morskiego, chroniąc przy tym naszą planetę.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania