Una teoria che collega l’accensione con la fiamma fornisce la tabella di marcia verso motori a combustione migliori
In uno studio pubblicato il 18 gennaio 2024 sulla rivista Physics of Fluids , i ricercatori dell'Università di Tohoku hanno teoricamente collegato l'accensione e la deflagrazione in un sistema di combustione, sbloccando nuove configurazioni per motori a combustione stabili ed efficienti grazie alla possibile esistenza di un numero qualsiasi di soluzioni stazionarie.
"Questa ricerca affronta direttamente la sfida di ridurre le emissioni di anidride carbonica migliorando l'efficienza dei motori a combustione, una fonte significativa di queste emissioni", ha affermato Youhi Morii dell'Istituto di scienza dei fluidi dell'Università di Tohoku.
"Una migliore comprensione delle dinamiche di combustione supporterà anche lo sviluppo di soluzioni ingegneristiche più sicure e sostenibili", ha affermato Kaoru Maruta, anch'egli dell'Institute of Fluid Science.
La dinamica della combustione coinvolge complesse reazioni fluide e chimiche accoppiate. I ricercatori utilizzano la fluidodinamica computazionale per comprendere e controllare meglio il processo.
Se fosse possibile utilizzare un sistema che funzioni stabilmente in uno stato stazionario e abbia un certo intervallo di tolleranza per piccole perturbazioni, ciò semplificherebbe la struttura e il controllo dei combustori e aumenterebbe la fattibilità della commercializzazione di nuovi progetti di combustori.
Per esplorare questo concetto, i ricercatori dell'Università di Tohoku hanno considerato un semplice sistema di flusso reattivo unidimensionale, in cui il gas premiscelato incombusto entra in una camera di combustione dal confine di ingresso sinistro, mentre il gas bruciato, o onda di deflagrazione, esce dal confine di uscita destro. /P>
La teoria fino a questo punto sosteneva che una soluzione stazionaria esiste solo quando la velocità di ingresso corrisponde alla velocità dell'onda di deflagrazione (che viaggia a velocità subsoniche) o alla velocità dell'onda di detonazione:una reazione d'urto in cui le fiamme in uscita viaggiare a velocità supersoniche.
Tuttavia, questa saggezza convenzionale si basa sul presupposto che le reazioni chimiche nella zona di preriscaldamento siano trascurabili. Studi recenti sottolineano l'importanza delle cosiddette "fiamme ad autoaccensione", in cui una deflagrazione che si propaga in una miscela calda di gas premiscelato incombusto ha una velocità di propagazione più rapida con l'aiuto di reazioni chimiche davanti alla fiamma. Ciò suggerisce che esistono numerose soluzioni di stato stazionario, che influenzano la quantità di tempo di permanenza del gas davanti alla deflagrazione.