In different combustion devices, liquid fuel is injected inside the combustion chamber. The liquid fuel spray atomizes, vaporizes, and mixes with the surrounding gas before combustion. The vaporization rate of the injected fuel is very important because it controls the air-fuel mixing and finally the combustion rate. Similar to droplet vaporization, the concentration of fuel vapor in the surrounding gas influences the spray vaporization process. It changes the maximum liquid phase penetration or liquid length (LL) of a vaporizing spray. Hence the liquid length model should consider the ambient fuel concentration effect, but has been ignored up until now. The present work studies the liquid lengths of vaporizing sprays at different fuel vapor concentrations in the surrounding gas. The effects of ambient fuel concentration on heating and vaporization of the spray are analyzed in the context of a mixing controlled vaporization model. The results shows that the fuel concentration in the surrounding gas changes the maximum liquid phase fuel temperature and the specific energy required for vaporization. It is observed that as the ambient fuel concentration effect is ignored in the existing mixing controlled model, it fails to predict liquid lengths when the surrounding gas is mixed with fuel vapor. A modified model is presented where the mass fraction of fuel vapor in the surrounding gas is included in the model. The modified model is able to predict the LL values more accurately when the surrounding gas is mixed with fuel vapor.

中文翻译：

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周围气体中存在的燃油蒸气对燃油喷雾的混合控制汽化的影响研究

在不同的燃烧装置中，液体燃料被喷射到燃烧室内。液体燃料喷雾在燃烧前雾化、汽化并与周围气体混合。喷射燃料的汽化率非常重要，因为它控制空气-燃料混合，并最终控制燃烧率。与液滴汽化类似，周围气体中燃料蒸气的浓度影响喷雾汽化过程。它改变了汽化喷雾的最大液相渗透或液体长度 (LL)。因此，液体长度模型应该考虑环境燃料浓度的影响，但到目前为止一直被忽略。目前的工作研究了周围气体中不同燃料蒸汽浓度下汽化喷雾的液体长度。在混合控制汽化模型的背景下分析了环境燃料浓度对喷雾的加热和汽化的影响。结果表明，周围气体中的燃料浓度会改变液相燃料的最高温度和汽化所需的比能。据观察，由于在现有的混合控制模型中忽略了环境燃料浓度的影响，当周围气体与燃料蒸汽混合时，它无法预测液体长度。提出了一种修改后的模型，其中模型中包括了周围气体中燃料蒸气的质量分数。当周围气体与燃料蒸汽混合时，修改后的模型能够更准确地预测 LL 值。结果表明，周围气体中的燃料浓度会改变液相燃料的最高温度和汽化所需的比能。据观察，由于在现有的混合控制模型中忽略了环境燃料浓度的影响，当周围气体与燃料蒸汽混合时，它无法预测液体长度。提出了一种修改后的模型，其中模型中包括了周围气体中燃料蒸气的质量分数。当周围气体与燃料蒸汽混合时，修改后的模型能够更准确地预测 LL 值。结果表明，周围气体中的燃料浓度会改变液相燃料的最高温度和汽化所需的比能。据观察，由于在现有的混合控制模型中忽略了环境燃料浓度的影响，当周围气体与燃料蒸汽混合时，它无法预测液体长度。提出了一种修改后的模型，其中模型中包括了周围气体中燃料蒸气的质量分数。当周围气体与燃料蒸汽混合时，修改后的模型能够更准确地预测 LL 值。据观察，由于在现有的混合控制模型中忽略了环境燃料浓度的影响，当周围气体与燃料蒸汽混合时，它无法预测液体长度。提出了一种修改后的模型，其中模型中包括了周围气体中燃料蒸汽的质量分数。当周围气体与燃料蒸汽混合时，修改后的模型能够更准确地预测 LL 值。据观察，由于在现有的混合控制模型中忽略了环境燃料浓度的影响，当周围气体与燃料蒸汽混合时，它无法预测液体长度。提出了一种修改后的模型，其中模型中包括了周围气体中燃料蒸汽的质量分数。当周围气体与燃料蒸汽混合时，修改后的模型能够更准确地预测 LL 值。