The combustion of modern jet fuel, known as Jet A, in aero-derived gas turbine engines is a complicated process that is not fully understood. While many attempts have been made to produce numerical and chemical models of Jet A, the current lack of consensus within literature suggests that more work remains. This work will study three pure substances, which are representative of the chemical components that comprise typical jet fuels. n-Decane represents the alkanes present in Jet A, methylcyclohexane the cyclic hydrocarbons, and toluene the aromatics. All three compounds are used to stabilize flames in a stagnation flow burner, with their velocity profiles measured using particle image velocimetry. These velocity profiles are then compared so that the relative reactivity of these three compounds can be established. It was found that the most reactive substance was n-decane, followed by methylcyclohexane, with toluene being the least reactive. In addition, the predictions of an analytical hydrodynamic model are compared to experimental results. The analytical model was found to be in good agreement under stoichiometric and fuel rich conditions, but diverges as the flames become increasingly fuel lean. This result can be explained either by issues which remain in the experimental apparatus, or by inaccuracies within data collected from literature, and this warrants further investigation. The experience gained in assembling the apparatus will be used to continue its development to facilitate future studies. / La combustion du carburant d'aviation, connu sous le nom de Jet A, dans les turbines à gaz aro-drives est un processus complexe qui n'est pas entièrement compris. Bien que de nombreuse études on été faites pour produire des modèles num ́eriques et chimiques du Jet A, l'absence de consensus dans la littérature montre qu'il reste encore du travail. Ce travail est une étude de trois substances pures, qui sont représentatifs de la composition chimique qui constituent les carburants d'aviation. Le n-décane représente les alcanes présents dans le Jet A, le méthylcyclohexane les hydrocarbures cycliques, et le toluène les aromatiques. Les trois composés sont utilisés pour stabiliser les flammes dans un brûleur à écoulement stagné, avec les profils de vitesse mesurés à l'aide de la technique de vélocimétrie par images de particules. Ces profils de vitesse sont ensuite comparés de telle sorte que la réactivité relative de ces trois composés peut être déduite. Il a été constat que la substance la plus réactive est le n-décane, suivie par le méthylcyclohexane et le toluène étant le moins réactif. Aussi, les prédictions d'un modèle analytique hydrodynamique sont comparèes aux résultats expérimentaux. Le modèle analytique a donné un bon accord sous les conditions stœchiomtrique et riche mais diverge dans les conditions de flammes pauvres. Ce résultat peut s'expliquer soit par des problèmes qui restent dans le dispositif expérimental, ou par l'inexactitude des données collectées dans la littérature, ce qui justifie plus d'investigations. L'expérience acquise dans le montage de l'appareil sera utilisé pour continuer son développement afin de faciliter les études futures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.97224 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Fishbein, Bryan |
| Contributors | Jeffrey Bergthorson (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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