12610

12610

بررسي تجربي و تحليلي تماس حرارتي بين سوپاپ دود و نشيمنگاه آن در هندسة واقعي موتور

دكتري

مكانيك - تبديل انرژي

آذرماه 1392

آذرماه 1392

دكتر محمّد حسن شجاعي‌فرد

چكيده: در موتورهاي احتراق داخلي، با خروج گازهاي بسيار داغ از موتور، در دريچة دود و نشيمنگاه آن دماهاي گرمي ايجاد مي‌گردد. براي اجتناب از آسيب رسيدن به دريچه، بايد پايش خوبي روي نرخ حرارت منتقل شده از آن صورت گيرد. با توجه به اينكه بخش عمده‌اي از حرارت در هنگام تماس دريچه با نشيمنگاه انتقال مي‌يابد، تخمين ضريب تماس حرارتي و شناسايي كميت‌هاي مؤثر بر مقدار آن، يكي از چالش‌هاي عمده در طراحي موتورهاي احتراق داخلي است. در حال حاضر، الگويي مناسب براي پيش‌بيني ضريب تماس حرارتي وجود ندارد. در اين رساله، دما در نقاط مشخصي از دريچة دود و نشيمنگاه يك نمونه موتور احتراق داخلي براي تماس‌هاي ثابت و متناوب در حالت بدون احتراق اندازه‌گيري مي‌شود. با به‌كارگيري روش معكوس، ضريب تماس حرارتي و ضريب جابجايي گازهاي عبوري از روي دريچه به‌طور هم‌زمان تخمين زده مي‌شود. حل معكوس مسأله با استفاده از اندازه‌گيري‌هاي شبيه‌سازي شدة دقيق و غيردقيق صحه‌گذاري مي‌شود. تأثير عواملي نظير دما و نرخ جريان جرمي هواي ورودي، دما و نرخ جريان حجمي سيال خنك‌كننده و بسامد تماس بر روي ضريب تماس حرارتي بررسي مي‌شود. همچنين، با شبيه‌سازي عددي مسأله به‌كمك نرم‌افزاري تجاري و با به‌كار بردن ضرايب تخمين زده‌شده به‌وسيلة روش معكوس به‌عنوان ورودي نرم‌افزار، دما در محل‌هاي اندازه‌گيري در حالت پايا محاسبه و با دماهاي اندازه‌گيري شده مقايسه مي‌شود، تا ضمن صحت‌سنجي حل معكوس، درستي حل عددي به‌كمك نرم‌افزار نيز بررسي گردد. در اين مطالعه، با آموزش شبكة عصبي و به‌كارگيري تحليل ابعادي، روابطي براي تخمين ضريب تماس حرارتي در حالت‌‌هاي ثابت و متناوب استخراج مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهند كه افزايش كميت‌هايي نظير دماي هواي ورودي، نرخ جريان جرمي هواي ورودي و نرخ جريان حجمي سيال خنك‌كننده، هريك به‌طور جداگانه باعث كاهش ضريب تماس حرارتي مي‌شوند. در حالي‌كه با گرم‌شدن دماي سيال خنك‌كاري مقدار اين ضريب كوچك‌تر مي‌گردد. همچنين، با تندتر شدن دور موتور، ضريب تماس حرارتي به‌طور چشم‌گيري كاهش مي‌يابد، امّا ضريب جابجايي حرارتي هواي خروجي زياد مي‌شود. به‌طور كلي نتايج حاصل از روش برون‌يابي خطي، حل‌هاي معكوس و عددي مسأله هم‌پوشاني خوبي دارند و روند تغييرات آن‌ها مشابه است. واژه‌هاي كليدي: موتور احتراق داخلي، دريچة دود، تماس ‌حرارتي، حل ‌معكوس، شبكة عصبي