End Gas Inhomogeneity, Autoignition and Knock

SAE TECHNICAL PAPER SERIES 91 End Gas Inhomogeneity, Autoignition and Knock J. Pan, C. G. W. Sheppard and A. Tindall School of Mechanical Engineering, The University of Leeds M. Berzins, S. V. Pennington and J. M. Ware School of Computer Studies, The University of Leeds International Fall Fuels and Lubricants Meeting and Exposition San Francisco, California October 19-, 199 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 159-1 U.S.A. Tel: (7) 77-1 Fax: (7) 77-57

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1 Pressure 1 P 1 / P level 3, 51 elements level, elements level 5, 19 elements adaptive,level 5,up to 19 elements adaptive,level,up to 37 elements 1 1 Pressure 5&m&>>B_H&µ P / P 1 1 Pressure 3 5&m&>^BQ_&µ P 3 / P 1 1 Pressure 5&m&>?B^P&µ P / P 1 Q31=)\)F/(EE()BC,,CX3).3,/C3,)+)Y/C)/'3/C3'1 B/3',)+,)+)Y':3/')/Y)1C3()CY3'')R'13'):/'(33/', +,)Q31=)TW ;$,+5&/)<%5&L)/)&,:,%*/&L,5#&%,.#5%&'*5)/&*<5$,.+,5,$+ )3)%$;:)+5& 5$& :*/.,+*%%& #,.#)/& $3)/;/)</)B& & C5&, "%)*/& 5#*5& )3)+& L,5#& 5#)& *3*+")& ')*5</)& $'!EFCG1HI&&*&&',+)&&./,&&&,&&&/)M<,/)&&&5$&&&,:<%*5)&&&5#) 5&m&PBPQ& µ & *<5$,.+,5,$+&)3)%$;:)+5B&!;)",*%,5&,+'$/:*5,$+& $+ $5#)/&"$:;<5*5,$+*%&')*5</)&*+&"$:;*/,$+&L,5#&5#) Q31=) V) 7/31'33/') :'C) BC+C) (]E/B',./^3'1) +(+B3]) 1C3() CY3'') RP]E) V) +(+B3]) 1C3( +/31'33/'):'C,)+)%UUU9)BC+C)1C+(3')_VW )'',",)+"& $'& 5#)& 7(AI& "$)& */)& *3*,%*J%)& )%)L#)/) X>^& >?ZB& & A& 7)3)%& Q& **;5,3)&./,& L*& *$;5)& '$/& *%% <J)M<)+5&"$:;<5*5,$+&/);$/5)&,+&5#,&;*;)/B C5& "*+& J)& ))+& '/$:& e,.b& Q& 5#*5& *5& ',/5& *%%& 5#/))& ")+5/)./)L& /)%*5,3)%& %$L%B& & [$L)3)/& J)5L))+& 5#)& )"$+ *+&5#,/&"$:;<5)&)M<)+")&5#)&5L$&*b*")+5&")+5/) *5&5#)&5$;&$'&5#)&,*./*:&O>>&$d"%$"KS&/*;,%&*"")%)/*5)

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Heat release rate (J/kg s) 1.5*1 1 1.*1 1 5.*1 13 Modelled Fitted Arrhenius `,5#& 5#)& %$L)/& #)*5& /)%)*)& /*5)& 5#)& $3)/*%%& )+&.* )3)+5&;/$3)&%$L)/]&5*K,+.&nPQµ&"B'B&5#)&)N;)/,:)+5*%?HµB& & [$L)3)/& 5#)& )3)%$;,+.& )5$+*5,$+& ')*5</) J)5L))+& 9)+5/)& HD^& *+& 9)+5/)& >& L*& 5,%%& *;;*/)+5 e,.b& >@B& & 1#,& ',.</)& *& J)'$/)& #$L& <""),3) ;$,5,$+& $'& HRRRi&,$5#)/:]& 5#)& 5,:)&,+5)/3*%&,+& 5#, "*)&,&*;;/$N,:*5)%&@µ&,:,%*/&5$&5#)&)N;)/,:)+5&Oe,.B >RS& *+& 5L,")& 5#*5& *$;5)&,+& e,.b& >YB& & A+& T*;;*/)+5 '%*:)& ;))U& '$/& 5#)& )3)%$;,+.& )5$+*5,$+& L*& +$L& $' 5#)& $/)/& >RRR& :D& "%$)/& 5$& 5#)&?RR& :D& $J)/3)&,+ 5#)&',%:B.*1 1 1 1 1 1 Temperature (K) Q31=) %a) O+) CE+,) C+) ],) BC+C) BC/Y3E) RYC/ 7CC.'3,)ZBC,,3/')+'():.3:+E);3'3:)/(E)Y3()/ '13'):5:EW= 9Y 9^ 9H EH ;*/K M-A?NAA-LK e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`,5#&)3)%$;:)+5&$'&:$/)&$;#,5,"*5) $;5,"*%&5)"#+,M<)&)3,)+")&#*&*""<:<%*5)&,+&<;;$/5 $'& *& :$/)& 3,$%)+5& )+&.*& /)*"5,$+&,+3$%3,+.& 5/$+. ;/)</)D#$"K& L*3)& XH& Y& HQZ& *%$&.)+)/*5,+. :$)/*5)&5$&)3)/)&K+$"KB&&!<"#&*&""%)&,&*%$&#$L+,+&5#,&;*;)/B E> >RRR&:D Q31=) %") A>J-KD#M) :/B+3/',) /Y),E:() #UUU9 3,/.C,)Y/C):5:E)G%)R^3.)B/E5'/3+E).+)CE+,)C+ ZBC,,3/')CBE+:3'1)7CC.'3,)C)3,/.C,),B+C+( S5)["µ,W e$/& 5#)& "$:;<5*5,$+& #$L+& 5#)& %,+)*/& 5):;)/*5</)./*,)+5& L*& *%$& /);%*")& J& *& 5):;)/*5</)& ;/$',%).,3)+&Jh 1&m&1 :,+ &t&o1 :*N &a&1 :,+ S&"$O*NS L#)/)&1 :,+ &L*&)5&*5&5#)&J*)&5):;)/*5</)&$'&P_Qi&1 :*N *5&5#)&*;;/$;/,*5)& ")+5/)& 5):;)/*5</)]& N&,& 5#)&,5*+") '/$:& 5#)& ")+5/)& *+& *&,& *& "$)'',",)+5& O'$/& 5#)) "$:;<5*5,$+&*b<5)&5$&.,3)&5#)&*:)&,*:)5)/&$'&5#) )%)3*5)& 5):;)/*5</)& /).,$+& *J$<5& 5#)& *<5$,.+,5,$+ ")+5/)&*&L,5#&.mV_SB&&C5&L*&/)*$+)&5#*5&<"#&*&;/$',%) L*& :$/)& /);/))+5*5,3)& 5#*+& *& %,+)*/& $+)& $'& 5#)& :*%% */)*&O/*5#)/&5#*+&;$,+5S&$'&*<5$,.+,5,$+&$J)/3)&$+&5#) ',%:)&,:*.)& a&,+& ;/*"5,")& 5#)& ;/$',%)& ;/$3)& 5$& #*3) /)%*5,3)%&%,55%)&)'')"5B 9> \<,%,+.&$+&5#)&;,$+))/,+.&L$/K&$'&W;;)+#),:&X^^Z& *+ j)%d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a& )3)+ 5#$<.#& 5#)/)& L)/)&,.+,',"*+5&,'')/)+")&,+& /)*"5,$+ /*5)& *+& $3)/;/)</)& "$:;<5)& J& 5#)& 5L$ ;/$./*:B 1#)& A*"#)+& "#):,"*%& K,+)5,"& "$)& '$/& #/$"*/J$+ $N,*5,$+& *;;%,)& 5$& *+& )+.,+)& ""%)& ;/)</)V5,:) #,5$/& #*& #$L+& #$L& %$L& 5):;)/*5</)& /)*"5,$+& "*+.)+)/*5)& 5#)&,+,5,*%& 5):;)/*5</)& *<:)& '$/ *<5$,.+,5,$+& ")+5/)& )3)%$;:)+5&,+& 5#) 7(AID!EFCG1HI&"$)B&&C5&"*+&*%$&)N;%*,+&#$L&%$"*% 5):;)/*5</)&,'')/)+")& "$+,5)+5& L,5#& *<:)& %$"*% 5):;)/*5</)&./*,)+5& :,.#5& J)&.)+)/*5)& '/$:&,+,5,*%%

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