12462

12462

بررسي عددي آشفتگي و جريان داخل سيلندر يك موتور بنزيني با روش شبيه سازي گردابه¬هاي بزرگ

كارشناسي ارشد

خودرو - قواي محركه

آبان 1392

آبان 1392

دكتر علي نصيري طوسي

چكيده: براي بدست آوري راندمان، قدرت مكفي، مصرف سوخت مناسب و بخصوص كنترل آلايندگي¬هاي محيطي ناشي از احتراق در موتورهاي احتراق داخلي، شناسائي فرآيند¬هاي اتفاق افتاده در سيكل-هاي مختلف يك موتور احتراق داخلي از الزامات رسيدن به اهداف ذكر شده و كنترل آنها مي-باشد. با توجه به مشكلات جمع¬آوري اطلاعات از تست¬هاي آزمايشگاهي (همچون گراني، زمانبر بودن و محدود بودن تعداد پارامتر¬هاي متغير در انجام تست¬ها و عدم شناسائي دقيق فرآيند¬هاي اتفاق افتاده در موتور)، روش¬هاي عددي به عنوان راه حلي مناسب براي شناسائي سيكل¬ها و فرآيند¬هاي مختلف اتفاق افتاده در موتور مورد توجه قرار مي¬گيرند. به منظور استفاده از روش¬هاي عددي، فرآيند¬هاي فيزيكي و سيالاتي اتفاق افتاده در يك موتور، همچون آشفتگي، شناسائي و مدل مي¬شوند. از جمله روش¬هاي عددي كاربردي در مدلسازي آشفتگي (خصوصاً در چند ساله اخير) مي¬توان به شبيه سازي گردابه¬هاي بزرگ اشاره كرد كه با فيلترسازي گردابه¬هاي بزرگ در يك جريان آشفته نتايج مناسبي را براي جريان¬هاي آشفته ناپايا و مطالعه سيكل-به-سيكل پديده-هاي فيزيكي در هندسه¬هاي پيچيده ارائه مي¬دهد. در اين پايان¬نامه پس از مطالعه و معرفي روش شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ، به ارائه اين روش در كد برنامه باز KIVA-3V پرداخته شده است. براي مدلسازي اين روش از دو مدل اسماگورينسكي و تك معادله¬اي انرژي جنبشي توربولانسي مقياس مدل شده استفاده شده است. مدلسازي لزجت مقياس مدل شده به دو صورت استاندارد با ضريب ثابت و به صورت ديناميك صورت گرفته است. ابتدا كد و مدل ارائه شده بر روي هندسه يك موتور بدون احتراق آزمايشگاهي اعتبارسنجي شده و در ادامه نتايج فشار ميانگين محفظه احتراق (همراه با مقايسه داده¬هاي آزمايشگاهي) و شكل شعله تشكيل شده در يك موتور واقعي بررسي شده است. بررسي¬ها براي يك مدل از روش ميانگين گيري رينولدز در نايور استوكس (مدل ) و مدل¬هاي ارائه شده روش شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ با يكديگر مقايسه شده است. در مدل ارائه شده، ضمن بررسي هزينه اعمالي روش شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ نسبت به روش¬هاي كلاسيك مدلسازي توربولانس، سعي بر سنجش قدرت و موارد استفاده از اين روش در بيان جزئيات و پديده¬هاي فيزيكي اتفاق افتاده در طي يك سيكل كامل موتور احتراق داخلي شده است. واژه¬هاي كليدي : آشفتگي (توربولانس)، شبيه¬سازي گردابه¬هاي بزرگ (LES)، ميانگين¬گيري رينولدز در نايور استوكس (RANS)، موتور احتراق داخلي.