بررسی عددی هندسه محفظه احتراق و بکارگیری گاز سنتز در یک موتور اشتعال تراکمی واکنش کنترل شده سنگین کار غیر جاده ای
نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی فناوریهای نوین- دانشگاه تخصصی فناوریهای نوین آمل
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آیت الله بروجردی، بروجرد، ایران
3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
doi
10.22034/jfnc.2021.275881.1270چکیده
این مطالعه عددی با استفاده از کد دینامیک سیالات محاسباتی CONVERGE انجام شده است و به ارزیابی اثرهای هم زمان و جداگانه زمانبندی پاشش مستقیم دیزل (16 تا 6 درجه میللنگ قبل از نقطه مرگ بالا با گام 2 درجه)، هندسه محفظه احتراق (مقعری (حالت پایه)، استوانه ای و کم عمق عریض)، و به کارگیری گاز سنتز (20 و 40 درصد کل انرژی سوخت در هر چرخه) در یک موتور غیرجادهای کار سنگین اشتعال تراکمی واکنش کنترل شده پرداخته است. برای شبیه سازی فرایند احتراق، از الگوی SAGE در کنار یک سازوکار سنتیک شیمیایی دقیق متشکل از 72 گونه و 360 واکنش استفاده شده است. نتایج نشان داده است در شرایط پایه کارکردی (زمان بندی پاشش 10 درجه میللنگ قبل از نقطه مرگ بالا و استفاده از کاسه پیستون مقعری) افزایش نسبت انرژی گاز سنتز به دیزل تا 40% باعث افزایش اتلاف حرارتی تا 4/3 درصد و کاهش هم زمان آلاینده های اکسیدهای ازت تا 12%، ذرات دوده حدود 88%، و هیدروکربن های نسوخته به مقدار تقریبا 82% در مقایسه با حالت پایه احتراق دیزل خالص شده است. علاوه بر این، به کارگیری هندسه کم عمق عریض به همراه پاشش سوخت دیزل در 16 درجه میللنگ قبل از نقطه مرگ بالا در شرایط کارکردی احتراق دیزل-گاز سنتز 40% باعث افزایش انتقال حرارت اتلافی (%7)، احتراق ناقص (%2/5) و همچنین کاهش همزمان اکسیدهای ازت (%3)، ذرات دوده (%37)، هیدروکربنهای نسوخته (%62)، و بازده ناخالصی اندیکاتوری (%4/7) در مقایسه با حالت پایه کارکردی احتراق دیزل خالص می شود.