بخشی از مقاله
چکیده
حرکت نوسانی سوپاپ ورودی در موتورهای احتراق داخلی سبب ایجاد یک پدیده ضربانی در سیال هوا درون چندراهه ورودی موتور میشود. این رفتار موجی تاثیر مستقیمی روی بازدهی حجمی موتور و دیگر مشخصههای عملکردی آن میگذارد و به همین علت از دیرباز بررسی ویژگیهای این موج از موضوعات جذاب برای محققان بودهاست. در پژوهش پیش رو با استفاده از شبیهسازی یکبعدی موتور TU5، به بررسی رفتار سیال در یکی از لولههای اصلی چندراهه ورودی موتور پرداخته شده است.
به منظور ارائهی توصیفی کارامد از موج سیال در لوله، هدف اصلی پژوهش پیش رو پیداکردن بسامد غالب این موجها بوده است که در واقع بسامدی است که بیشترین اندازه دامنه را دارد. بنابراین با استفاده از تکنیک برازش منحنی، برای هر نمودار فشار-زمان، یک رابطه به فرم سری فوریه برازش شدهاست و سپس با ترسیم طیفهای بسامدی هر سری فوریه، بسامد غالب مشخص شدهاست. بعد از بدست آوردن مقادیر بسامد غالب برای تمامی دورموتورها رابطه نهایی که نتیجه اصلی این تحقیق میباشد استخراج شدهاست.
با استفاده از این رابطه با دو ثابت α و β در بازههای متفاوت دور موتور، میتوان بدون انجام هیچگونه شبیهسازی کامپیوتری یا آزمایش، به آسانی بسامد غالب و اصلی موج سیال درون لوله چندراهه ورودی را با خطایی کمتر از 2 درصد در دورموتورهای مختلف از 1500 تا 6000 دور بر دقیقه محاسبه کرد. این بسامدها معیار مناسبی برای توصیف رفتار موجی سیال درون چندراههی ورودی می باشند.
کلیدواژهها: موتور احتراق داخلی ، چندراهه ورودی ، موجهای فشاری ، پدیده ضربانی ، بسامد غالب
مقدمه
مدلسازیهای پیچیده موجود در تحلیل فرکانسی موج سیال ناپایا، اگر چندراهه ورودی1 یک موتور احتراق داخلی وظیفه بسیار مهمی در قبال چه می توانند توصیف بسیار دقیقی از رفتار این موجها بیان کنند و در سیستم کلی ایفا میکند. این عضو نقش مهم هدایت هوا از جو به عین حال زمانهای موردنیاز برای شبیهسازیهای کامپیوتری را کاهش دهند، خود دارای یک سری پیچیدگی ذاتی هستند. این در حالیست سیلندر با کمترین افتفشار ممکن را دارد. حرکت نوسانی سوپاپ که در برخی کابردها شاید در اختیار داشتن یک سری روابط سرانگشتی ورودی سبب ایجاد یک پدیده ضربانی2 در چندراهه ورودی میشود.
این موجهای فشاری منتشرشونده در سیستم به طور مستقیم در مقدار و سادهتر نیز می تواند یک گزارش مناسب و کارامد در زمینه ی رفتار موج سیال به منظور استفادههای ثانویه مانند استفاده به عنوان شرایط هوای ورودی به سیلندر تاثیر میگذارند. تحقیقات گسترده در این زمینهمرزی در شبیهسازیهای سه بعدی در اختیار محققان قرار دهد. نشان میدهد که به کارگیری جریان ناپایا در چندراهه ورودی موتور بردفورد و همکارانش در سال 2017 با تحلیل موج فشاری سیال در احتراق داخلی تنفس طبیعی میتواند باعث بهبود 10 درصدی و یا محفظه لنگ توانستند به نمونه ای از این روابط سرانگشتی رسیده و بیشتر در مقدار گشتاور خروجی موتور شود.
بر اساس مشخصات پایهای موتور مانند نوسان اندازه حجم سیلندر،در پژوهش پیش رو سیستم مکش هوای یکی از متداولترین رفتار نوسانی سیال در محفظه لنگ را پیشبینی کنند.موتورهای مورد استفاده در کشور را به عنوان نمونه انتخاب کرده و مطالعه حرکت موجی سیال در چندراهه ورودی از دیرباز برای محققین بعد از انجام شبیهسازی نرمافزاری یک بعدی با استفاده از نرمافزار جذاب بوده است.
نتیجه این تحقیقهای انجام شده، فناوریهایی است، المان مورد نظر که یکی از لوله های این سیستم می که امروزه در صنعت خودرو به صورت متداول مورد استفاده قرار گرفته باشد را به صورت جداگانه مورد بررسی قرار دادهایم. هدف اصلی دراند مانند استفاده از لولههایی با طول متغیر در سیستم مکش هوای این بررسی دستیابی به یک تفسیر واضح از رفتار موجی رژیم سیال در ورودی موتور.جاگادیشسینگ وهمکارانش در سال 2016 نشان دادند لوله از طریق تحلیل بسامد موج فشاری با استفاده از جعبه ابزار برازشکه استفاده از این فناوری می تواند سبب بهبود حدودا 15 درصدی منحنی نرمافزار MATLAB میباشد. با بدست آمدن یک توصی بازدهی حجمی شود.
واضح از رفتار موجی سیال، مانند تحلیل بسامدی موج که در این مورس و همکارانش در سال 1938 از نخستین محققانی بودند که به پژوهش انجام شده است، میتوان از این پدیده در جهت افزایش مطالعه ارتعاشات آکوستیک ناشی از حرکت سوپاپهای یک موتور راندمان حجمی و توان خروجی موتور استفاده کرد. احتراق داخلی پرداختند. بنسون و وینتربون در سال 1989 ثابت در صنعت خودرو، قانونگذاریهای متنوع در زمینه محافظت از محیط کردند که برای یک موتور واقعی،هنگامی که نوسان فشاری در هنگامزیست مقدار نرخ انتشار آلایندههای مختلف و همچنین کربن دی بسته شدن فشار ورودی به آن می رسد، مقدار هوای ورودی افزایش اکسید را محدود میکند. متعاقبا، مهم است که مصرف سوخت موتور می یابد.
وینتربون و پیرسون در سال 1999 به توصیف روشهای کاهش داده شود و فرایند احتراق به بهینهترین شکل ممکن انجام سازنده ای به منظور کاهش سطوح فشاری صدا پرداختند و بحث شود. برای موتورهای احتراقی جرقه ای، مخلوط سوخت و هوا با نسبت جالبی پیرامون مکانیزم بازتاب و انتقال موجهای صوتی در مشخصه استوکیومتری توصیف میشود. با این حال، برخی از اجزا - مانند
های هندسی مطرح کردندسوپاپها، کمپرسورها و... - از موتورهای احتراقی موجهای فشاری ایجاد هریسون و همکارانش در سال 2004، پیرامون اهمیت موجهای میکنند که در چندراهههای ورودی و خروجی منتشر می شوند.
در فشاری در عملکرد موتور تحقیق کردند و دربارهی پنج روش برای نتیجه، عملکرد موتور و بازدهی حجمی می توانند تابع این پدیده اندازهگیری تجربی مربوط به این موجهای فشاری بحث کردهاند.
باشند. علاوه بر این، در صورتی که جریان جرم هوا تحت تاثیر در این پنج روش دو رویکرد متفاوت وجود دارد که در یکی از آنها پدیده ی جریان ناپایا قرار بگیرد فرایند احتراق در هر سیلندر می تواند اولویت روی کسب دادههای موردنیاز برای یک پروژه به صورت متفاوت باشد. بنابراین ایجاد ابزارهای مناسب محاسباتی که قادر بهمناسب و مقرون به صرفه میباشد و در رویکرد دوم هدف اصلی اعتبارسنجی شبیهسازی های کامپیوتری است.
فالکائو و همکارانش نیز در سال 2012 فشار موجود در راهگاه ورودی یک موتور احتراق داخلی را اندازهگیری کردند و بعد از تحلیل فرکانسی موجهای جریان ومعرفی موتور و هندسه لوله موردنظ موتور مورداستفاده در این پژوهش موتور TU5 تولید شده توسط کمپانی فرانسیس د مکانیک 1 فرانسه می باشد که به طور مشترک توسط کمپانیهای خودروسازی پژو و سیتروئن مورد استفاده قرار می-گیرد. خانواده موتورهای TU در سال 1986 ساخته شد و در ادامه با ارتقاء مدل پایه نسخه های متفاوتی از این موتور ساخته شد.
این موتور از مجبوبترین موتورهای صنعت خودروسازی داخل کشور است که امروزه در خودروهایی مانند پژو 206 تیپ 5، پژو پارس و... مورد استفاده قرار میگیرد. در اکثر تحقیقات صورت گرفته در این زمینه، با توجه به اینکه از موتورهای تیپ تکسیلندر استفاده می شود و برای این موتورهای تکسیلندر تنها یک لوله در سیستم مکش تعریف شده است انتخاب المان چالش خاصی ندارد. اما در پژوهش پیش رو ما یک موتور به روز و کامل را در نظر گرفتهایم و مشخص است که در سیستم مکش واقعی یک موتور چندین لوله در مسیر هر سیلندر وجود دارد که به صورت سری توسط دریچه2 های مختلف به هم وصل شده اند.در نتیجه انتخاب المان مورد بررسی یک چالش است.
در این تحقیق ما لوله زانویی را درنظر گرفتهایم که بعد از محفظه آرامش و قبل از پورتی که محل قرار گرفتن انژکتور و تزریق سوخت میباشد قرار دارد. علت این انتخاب این است که در مقایسه با موتورهای تکسیلندر آزمایشگاهی که معمولا تزریق سوخت به صورت مستقیم در سیلندر انجام میشود این لوله شبیهترین ویژگیها را به تک لوله مدلهای آزمایشگاهی دارد. سیال موجود در آن هوا بوده و از نظر جایگذاری بعد مقایسه نتایج برای طولهای متفاوت لولههای موجود در راهگاه نشان دادند که پژوهش در این زمینه می تواند در مقایسه های عددی آتی بسیار کارامد و مناسب باشد.
مدلسازی یکبعدی موتور و اعتبارسنجی آن
به منظور انجام شبیهسازی های کامپیوتری و دستیابی به مقادیر فشار در لوله مدنظر از مدل یک بعدی کامل موتور TU5 در نرمافزار مشهور GT-Power که از توانمندترین نرمافزارهای شبیهسازی در صنعت موتور میباشد استفاده شده است.
مدار موتور TU5 در نرمافزار GT-Power
برای اعتبارسنجی مدل نرمافزاری موتور، از نتایج آزمایشهای انجام شده در شرکت ایتراک - اتاقهای آزمون ساپکو - که در سال 2009 انجام شده است استفاده شده است. با تعریف 20 حالت شبیهسازی در نرم-افزار در 20 دور موتور متفاوت - با یکسان در نظر گرفتن تمامی متغیرهای دیگر - در حالت تمام بار شبیهسازی یکبعدی انجام شده و نتایج موردنیاز بدست آمدهاند.
