Stabilizacja ciśnienia wodoru w elektronicznie sterowanym reduktorze

• Autorzy: Wendeker M. , Barański G. , Pietrykowski K. , Biały M. , Czarnigowski J. , Jakliński P.

Warianty tytułu

EN

Hydrogen pressure stabilization in an electronically controlled regulator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono konstrukcję oraz wyniki badań symulacyjnych i eksperymentalnych prototypowego, sterowanego elektronicznie, reduktora ciśnienia wodoru. Model geometryczny reduktora opracowany został w systemie CAD za pomocą oprogramowania Catia V5. Model ten sporządzono na podstawie masowego zapotrzebowania w paliwo wodorowe badawczego silnika Wankla. Badania symulacyjne przeprowadzono za pomocą programu Ansys Fluent, wykorzystującego numeryczną mechanikę płynów CFD. Przeprowadzone symulacje pozwoliły na określenie wpływu geometrii kanałów dyszy głównej reduktora oraz wielkości jego komór wysokiego i zredukowanego ciśnienia na rozkład pola prędkości i ciśnienia. Badania eksperymentalne prototypowego reduktora ciśnienia przeprowadzono w warunkach eksploatacyjnych na pojeździe samochodowym. Zasadniczym celem badań była weryfikacja odpowiedzi układu na wielkość uchybu regulacji, czyli weryfikacja pracy reduktora pod kątem stabilności ciśnienia na jego wyjściu. W artykule wykazano nierównomierność rozkładu ciśnienia i prędkości czynnika w reduktorze ciśnienia wodoru wyposażonego w różne typy dysz. W wyniku analizy badań symulacyjnych wykonano rzeczywisty model reduktora ciśnienia z dyszą jednootworową, poddając go badaniom eksperymentalnym. Optymalny dobór wielkości komór, kształtu dyszy oraz systemu elektronicznego układu regulacji ciśnienia wodoru wykazał, że prototypowy reduktor ciśnienia wodoru stabilizuje wartość ciśnienia na założonym poziomie.

EN

This paper presents a design, simulation and experimental results of the prototype of an electronically controlled hydrogen pressure regulator. The geometric model of the regulator has been developed in the CAD system (Computer-Aided Design) using the Catia V5 software. This model is developed due to the massive demand for hydrogen fuel for the tested Wankel engine. The simulation research was carried out using the CFD (Computational Fluid Dynamics) method and the special software by Ansys Fluent. The simulations enabled determining the impact of regulator's geometrical parameters like nozzle geometry, the size of its chambers and high and reduced pressure on its main flow parameters such as the distribution of a velocity field and pressure. The experimental tests of this prototype pressure regulator were conducted under operational conditions in an automotive vehicle. The main purpose of the study was to verify the system response to the volume of regulation deviation, i.e. the verification of regulator work for its pressure stability at the output. The paper shows the uneven distribution of agent pressure and velocity in the hydrogen pressure regulator with different types of nozzles. The analysis of the simulation tests resulted in developing the real model of the pressure regulator with a single-hole nozzle that was tested in experiments. The optimal sizing of chambers, the shape of the nozzle, and the electronic control system for hydrogen pressure showed that the prototype hydrogen pressure regulator stabilizes the pressure on target.

Słowa kluczowe

PL

wodór; reduktor; ciśnienie; elektroniczne sterowanie; badania symulacyjne; CFD

EN

hydrogen; pressure; electronic control; experimental test; CFD; computational fluid dynamics CFD

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Wendeker M.

autor

Barański G.

autor

Pietrykowski K.

autor

Biały M.

autor

Czarnigowski J.

autor

Jakliński P.

• Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów i Napędów Lotniczych na Wydziale Mechanicznym Politechniki Lubelskiej

Bibliografia

• [1] Andre Lanz, P. Eng, James Heffel, Colin Messer: "Hydrogen properties". Published by College of the Desert, Palm Desert, CA, USA Energy Technology Training Center Rev. 0, December 2001.
• [2] Andre Lanz, P. Eng, James Heffel, Colin Messer: "Hydrogen use in internal combustion engine". Published by College of the Desert, Palm Desert, CA, USA Energy Technology Training Center Rev. 0, December 2001.
• [3] Hari Ganeshb R., Subramaniana V., Balasubramanianb V., Mallikarjunaa J.M, Ramesha A., Sharmaa R.P.: "Hydrogen fueled spark ignition engine with electronically controlled manifold injection: An experimental study". Renewable energy, 2008.
• [4] Wright P. S., Pickering J. R., "An AC Voltage Standard Based on a PWM DAC", IEFE Trans. On Instr. And Meas. Vol. 48, no 2, April 1999.Hountalas.