18070

18070

مدلسازي شبه‌ابعادي احتراق در موتور دوراني اشتعال جرقه اي در چرخة ترموديناميكي آتكينسون

دكتري

مهندسي خودرو

مهر ماه 1396

پروفسور محمدحسن شجاعي فرد

خودرو

چرخة ترموديناميكي آتكينسون به دليل ايجاد قابليت افزايش بازده حرارتي موتورهاي جرقه‌اي بدون افزايش تمايل كوبش، چند دهه است كه مورد علاقة محققين و سازندگان موتورهاي احتراق داخلي قرار گرفته است. هرچند كه چرخة ميلر كه انشعابي از چرخ آتكينسون است از اواخر دهة 70 ميلادي مورد تحقيق قرار گرفت و از دهة 90 ميلادي عملاً مورد استفاده قرار گرفته است، اما عمر به‌كارگيري كامل اين چرخه در موتورهاي احتراق داخلي، به ده سال هم نمي رسد. يكي از كاربردهاي اين چرخة ترموديناميكي، در موتور دوراني است كه نمونة آن در سال 2006 توسط دكتر ليبرالاتو اختراع شد و به همان نام نيز خوانده مي‌شود. در اين تحقيق مدل شبه ابعادي گسترش شعله در اين موتور توسعه يافته و با نتايج آزمونهاي تجربي موتور صحه گذاري شده است. مدل شعلة كروي-مخروطي براي گسترش شعله در محفظة اصلي توسعه يافته تا بيشترين تطبيق با فيزيك پيشروي شعله در محفظة اصلي را داشته باشد. نتايج مدل‌سازي با نتايج آزمايشگاهي نيز مورد مقايسه قرار گرفته و تطبيق بسيار خوبي در پيش بيني نرخ سوختن با استفاده از مدل پيشگويانه و نتايج آزمايش وجود دارد. نتايج نشان مي دهد كه اين موتور داراي آلايندگي كم اكسيد ازت است و بهبود 15% در بازده موتور نسبت به موتورهاي رايج SI را ارائه مي‌كند.

1396/08/29

10/7/2018 12:00:00 AM

The Atkinson thermodynamic cycle has been interested by researchers and engine manufacturer for decades due to its potential to increase in thermal efficiency and its lower tendency to knock. Although Miller cycle which is originated from Atkinson cycle was researched about 70 but implementing it on ICEs is not reached to 10 years. One of the application of this thermodynamic cycle, is in rotary engine which the prototype of it was invented by Dr. Libralato in 2006. The Libralato engine is a unique spark ignition engine which has thermal efficiency around and more than diesel engines. In this study a phenomenological model of flame propagation in this engine will be developed and it will be validated against the experimental results. Most of the works in the spark ignition engines with Pre-chamber, which has more close than open chamber engines to the combustion in Libralato engine, are CFD and just two quasi dimensional models are existed for them. The first one didn’t consider flame propagation but the second one considered hemispherical flame propagation. In this study a fractal-conic flame geometry was considered for flame propagation in expansion chamber of this engine in order to have a most accordance to the flame physics in it.