• Se investiga el efecto del volumen de la precamera y el diámetro del orificio en la característica de ignición. • Se elucida el proceso de ignición y combustión en el sistema de precamera. • Se revela el proceso de transición de la ignición por chorro a la ignición por llama. • Se propone el coeficiente de ignición de chorro turbulento para cuantificar el proceso de ignición en la precamera. La estructura de la precamera tiene una influencia significativa en el fenómeno de ignición por chorro, afectando directamente el rendimiento general y la eficiencia de los motores de gas natural. Sin embargo, la correlación entre las características estructurales de la precamera y el fenómeno de ignición aún no se ha elucidado claramente. Este trabajo emplea un enfoque experimental y computacional combinado en una cámara de combustión de volumen constante (CVCC) con un sistema de precamera de un solo orificio para investigar los fenómenos de ignición y el proceso de transición de la ignición por chorro y la ignición por llama de chorro. La investigación revela los mecanismos de control estructural de la precamera que gobiernan el fenómeno de ignición en un ambiente de metano/aire pobre, donde se variaron tanto el diámetro del orificio como el volumen de la precamera. Los resultados muestran que un diámetro de orificio más pequeño produce un chorro turbulento con menor temperatura y mayor concentración de radicales activos, promoviendo una transición de la ignición por llama a la ignición por chorro y, en consecuencia, retrasando la combustión. Sin embargo, el volumen tiene menos efecto en el fenómeno de ignición. Además, la investigación de ambos fenómenos de ignición revela que la formación inicial de llama ocurre de manera consistente en la región aguas arriba del chorro, con una posterior propagación hacia la región aguas abajo impulsada por el desarrollo del chorro. Finalmente, se propone el coeficiente de ignición de chorro turbulento (k) para caracterizar la transición de la ignición por chorro a la ignición por llama de chorro. El k representa la relación entre el tiempo de reacción característico t y el retraso de ignición τ T, que está relacionado con la velocidad inicial del chorro, la temperatura ambiente de la cámara principal y la temperatura de llama adiabática de la mezcla de la precamera. En la etapa inicial del chorro, el k aumenta más rápidamente a medida que aumenta el diámetro del orificio de la precamera, a favor de la formación de la ignición por llama de chorro. Este trabajo proporciona orientación para el diseño de la estructura de la precamera, lo que contribuye al desarrollo de motores de precamera más eficientes y confiables.
Wei et al. (Mon,) estudiaron esta cuestión.