شبيه سازي شبه بعدي احتراق چينه بندي در موتور تزريق مستقيم هيدروژن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

قوانين انتشار كربن و استانداردهاي روزافزون سخت‌گيرانه آلايندگي براي وسايل‌نقليه در سراسر جهان فشار زيادي بر توليدكنندگان اعمال كرده‌است تا وسائل نقليه با انتشار كربن كمتر را توسعه دهند و به¬فكر جايگزين كردن آنها باشند. از طرف ديگر، كمبود منابع ليتيوم در دنيا و نبود زيرساخت‌هاي توليد خودروهاي الكتريكي در بيشتر كشورها، از جمله كشور عزيزمان ايران، دنيا را به‌سمت توسعه موتورهاي هيدروژني سوق داده است. همچنين خودروهاي پيل¬سوختي بدليل نبود زيرساخت صنعتي و زياد بودن هزينه توليد، به گزينه غير جذاب براي جايگزيني خودروهاي بنزيني تبديل شده¬است. موتور احتراق هيدروژني بدليل وجود زيرساخت صنعتي، منابع گسترده توليد هيدروژن و هزينه توليد كم، گزينه جذابي براي ورود به دنيايي بدون كربن است. استفاده از تكنولوژي مخلوط چينه¬اي، از ديرباز در موتورهاي ديزلي استفاده‌شده است و در چند دهه اخير، بدليل مزاياي استفاده از مخلوط چينه¬اي مانند، كاهش مصرف سوخت، افزايش بازده، كاهش آلاينده¬ها و راه¬اندازي سرد بهتر، از اين روش به‌عنوان فناوري پاشش در موتورهاي بنزيني نيز استفاده شده¬است. در اين تحقيق استفاده از روش مخلوط چينه¬اي براي موتورهاي احتراق هيدروژني مورد بررسي قرار گرفته است. براي شبيه‌سازي موتور از نرم‌افزار تجاري GT-SUITE و براي شبيه‌سازي مدل احتراقي، از مدل SI-TURB استفاده‌ شده-است. به منظور اطمينان از صحت شبيه¬سازي، مدل شبيه¬سازي شده با دو تحقيق آزمايشگاهي و شبيه‌سازي يك¬بعدي، صحه‌گذاري شده‌است. براي بررسي حالات و شدت چينه¬اي شدن مخلوط سوخت و هوا، از توابع خطي، درجه 2، درجه 3، نمايي طبيعي و لگاريتم طبيعي براي تعيين توزيع سوخت و هوا در موتور، استفاده‌شده است. طبق نتايج شبيه‌سازي، استفاده از مخلوط چينه¬اي علاوه‌بر اينكه سرعت شعله را 7 تا 27% افزايش مي‌دهد، مدت زمان احتراق را 14 تا 37% در نسبت هم‌ارزي‌هاي متفاوت، كاهش مي‌دهد. به¬علاوه نتايج نشان داد، مخلوط چينه¬اي بازده انديكاتوري موتور را 4 تا 18.5% افزايش مي¬دهد. طبق نتايج مشخص شد كه در مخلوط¬هاي استوكيومتريك، استفاده از توابع با تغييرات شديد مانند درجه 2 و درجه3 مناسب‌تر بوده و در نسبت هم‌ارزي‌هاي رقيق، توابع خطي، نمايي و لگاريتمي، توزيع¬هاي مناسب‌تري هستند.

234873

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان