بخشی از مقاله
چکیده
در کار حاضر، فرآیند احتراق، تولید آلاینده ها و متغیرهاي عملکردي در موتور دیزلی پاشش غیرمستقیم براي ترکیبات مختلف سوخت بیودیزل در شرایط تمام بار به روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازي شده است. مدل مذکور؛ شامل جزئیات اتمیزاسیون اسپري، مخلوط سوخت و مدل توزیع شده اي است که قادر به مدل سازي فرآیند احتراق، برخورد جت با دیواره و چرخش هواي داخل سیلندر و اثر متقابل آنها و سایر تنظیمات جریان می باشد. نتایج به دست آمده در حجم ثابت سوخت نشان می دهد که با افزایش درصد بیودیزل در نمونه سوخت؛ مصرف سوخت ویژه اندیکاتوري و توان اندیکاتوري افزایش می یابد. انتشار NOX افزایش می یابد. نتایج به دست آمده در این تحقیق با نتایج موجود در ادبیات فن توافق خوبی را نشان می دهد.
-1 مقدمه
پیشرفت هاي اخیر در جهت توسعه موتورهاي تمیزتر با استفاده از روش هاي مانند: سیستم هاي ریل مشترك1، استراتژِي کنترل تزریق سوخت، بازخورانی گازهاي اگزوز2 ، غنی سازي هواي ورودي و... است . - Rakopoulos, 2007 - در منابع مختلف ذکر شده است که برخی از ترکیبات بیودیزل با دیزل از لحاظ عملکرد و انتشارهیدروکربن هاي نسوخته و ذرات معلق با دیزل قابل مقایسه است
با این حال اثر جانبی بیودیزل افزایش آلودگی هاي اکسیدهاي نیتروژن است که می تواند استفاده از آن را با توجه به قوانین سختگیرانه انتشار آلاینده ها منع کند . - Scholl, 1993 - بطور کلی قوانین محدودکننده انتشار آلاینده ها تحقیقات را براي بهینه سازي موتورهاي موجود، به ویژه در مواردي که تغذیه آنها با مخلوط هاي مختلف بیوفیولهاست افزایش داده است. برخی مطالعات عددي بر روي بهینه سازي نسبت تراکم و زمان شروع احتراق در موتورهاي اشتعال جرقه اي براي به دست آوردن پایین ترین مصرف سوخت همراه با قدرت بالا و انتشارآلاینده پایین متمرکز شده است
در مطالعات دقیق انجام شده، فرآیند احتراق و شکل انتشار و نوع سوخت سه روش اصلی بهبود عملکرد موتور است. روش دیگر، برنامه هاي چند بعدي کدهاي CFD است که می تواند بینشی جامع درمورد میدان جریان درون سیلندر و فرآیند احتراق ارائه دهد - جعفرمدار، . - 2010 برخلاف گازوئیل سوخت بیودیزل از چندین نوع اسیدهاي چرب - با منشاء روغن گیاهی یا حیوانی - تشکیل شده است. لذا بررسی تجربی تاثیر هریک از آنها عملا امکان پذیر نیست.
در کار حاضر با استفاده از نرم افزار Fire و حل همزمان معادلات پیوستگی، متوسط زمانی تکانه، انرژي، مدل احتراق و مدل اسپري براي پاشش فواره سوخت و پخش قطرات - Wakisaka, 2006 - به مطالعه و بررسی تاثیر مخلوط سوخت بیودیزل با دیزل بر متغیرهاي عملکردي و آلایندگی موتور دیزلی پاشش غیر مستقیم پرداخته می شود. نتایج عددي مدل با نتایج تجربی مرجع - برزگر، - 2013 و ادبیات فن مقایسه می شود.
-2 تشریح مدل
مشخصات هندسی و عملکردي موتور مدلسازي شده در جدول 1 آمده است. مدل سازي با نرم افزار Fire انجام شده است. معادلات حاکم ناپایداري، تراکم، مولفه هاي چندگانه مخلوط ها براي واکنشهاي که مخلوطی از چند گاز با جریانی دینامیک از اسپري سوخت می باشند با استفاده از کد CFD از IVC تا EVO حل شده است. جریان متلاطم داخل محفظه احتراق با استفاده از مدل متلاطم k-ε که براي جریان هاي چگالی متغیر تعریف شده - سیالات تراکم پذیر - شبیه سازي شده است
جدول - 1 - مشخصات هندسی و عملکردي موتور دیزل لیستر I.D.I 8.1
مدل استاندارد Wave براي مدل کردن توزیع و پخش قطرات جت سوخت به کار رفته است . - Liu, 1993 - براي انتقال حرارت و تبخیر قطره از مدل Dukowicz استفاده شده است . - Han, 1995 - فرآیند احتراق با مدل Eddy Break-up براساس اختلاط متلاطم مدل شده است . - Avlfire user manual, 2006 - براي پیشگوئی برخورد قطرات سوخت به دیواره، مدل walljet در نظرگرفته شده است
از مدل آشفتگی Stochastic براي اثر متقابل بین ذرات و توربولانس ادي با اضافه کردن یک سرعت نوسانی به سرعت متوسط گاز کمک گرفته شده است . - Avlfire user manual, 2006 - مدل اشتعال خودبخودي Shell که یک الگوي جنبشی چند مرحله اي است، براي مدل احتراقی آشفتگی Eddy Break - up به کار رفته است . - Halstead, 1977 - براي تشکیل آلاینده NOx حرارتی از مکانیزم Zeldovich استفاده شده است
. - Patterson, 1994 - تشکیل دوده با مکانیسم Hiroyasu و Magnussen مدل شده است . - Patterson, 1994 - معادلات فوق به طور همزمان براي مدلسازي پخش و احتراق قطرات سوخت در میدان جریان مغشوش، بررسی برخورد فواره سوخت با دیواره و نرخ احتراق سوخت به طور عددي حل شده است. نتایج مدل بالا در بخش زیر آمده است.
