Computational and experimental determination of flame radiation parameters in the combustion chamber of a marine diesel engine
Authors: Руднев Б.И. , Повалихина О.В. 
Published: February 2021

Температура пламени и степень черноты определяют его собственное излучение. Однако оценка указанных параметров на стадии проектирования судовых дизелей представляет собой трудную и еще пока нерешенную проблему. Последнее обусловливается сложностью достоверного математического моделирования процесса сгорания топлива в дизельных двигателях и весьма высокой стоимостью экспериментальных исследований в этой области. Целью данной статьи является разработка расчетно-экспериментального метода определения параметров излучения пламени в камере сгорания судового дизеля 6 ЧН 24/36. Показано, что оценка величины температуры пламени в камере сгорания в функции угла поворота коленчатого вала может быть выполнена по температуре газов, найденной из экспериментальной или расчетной индикаторной диаграммы и специального параметра. Последний определяется на основании зависимости, полученной путем обобщения экспериментальных данных по измерениям температуры пламени на ряде дизельных двигателей. Представлены результаты по температуре пламени для судового дизеля 6 ЧН 24/36, полученные с использованием разработанного расчетно-экспериментального метода. Установлено, что с ростом нагрузки температура пламени возрастает. При этом в диапазоне изменения нагрузки дизеля от 50% до 100% от номинальной мощности увеличение температуры пламени примерно в два раза превышает увеличение температуры газов. Использование полученных результатов для оценки собственных потоков излучения пламени в камере сгорания судового дизеля 6 ЧН 24/36 и сопоставление их с известными экспериментальными данными показало сходимость в пределах 10 – 15%.

The flame temperature and radiating power are determined with its own radiation. However, the assessment of these parameters at the design stage of marine diesel engines is a complicated and still unsolved problem. The latter is due to the complexity of reliable mathematical modeling of the fuel combustion process in diesel engines and the very high cost of experimental research in this area. The purpose of this article is to develop a computational and experimental method for determining the parameters of flame radiation in the combustion chamber of marine diesel engine 6 ChN 24/36. It is shown that the estimation of the value of flame temperature in the combustion chamber as a function of the crankshaft rotation angle can be performed using the gas temperature found from the experimental or calculated indicator diagram and a special parameter. The latter is determined on the basis of the dependence obtained by generalizing experimental data of the flame temperature measurements at a number of diesel engines. The results on the flame temperature for marine diesel engine 6 ChN 24/36, obtained using the developed computational and experimental method, are presented. It has been found that the flame temperature increases with increasing load. At the same time, in the range of diesel load variation from 50% to 100% of the nominal power, an increase in the flame temperature is approximately twice more than an increase in the gas temperature. The use of the results obtained to assess the intrinsic fluxes of flame radiation in the combustion chamber of marine diesel engine 6 ChN 24/36 and their comparison with the known experimental data showed the convergence within 10 - 15%.