چكيده
چكيده
انتقال ذرات جامد و مايع و رسوب آن‌ها بر روي سطوح سرد يا گرم، پديده‌اي تأثيرگذار در بسياري از صنايع كاربردي ازجمله صنايع خودرو‌سازي مي‌باشد. در موتورهاي احتراق داخلي، رسوب ايجاد شده بر روي بخش‌هاي مختلف و به‌ويژه سوپاپ ورودي، موجب احتراق كنترل‌نشده، كاهش توان، افزايش آلاينده‌هاي خروجي و بويژه NOx، افزايش عدد اكتان مورد نياز و افزايش مصرف سوخت مي‌شود. يكي از منابع تشكيل رسوب روي سوپاپ ورودي، ذرات روغن‌موتور موجود در گازهاي برگشتي(بلوباي)، است كه در جداكننده روغن از جريان جدا نشده و وارد محفظه سوپاپ ورودي مي‌شود. از آنجا كه گازهاي برگشتي معمولاً تركيبي از هوا، ذرات سوخت نسوخته، بخار آب و ذرات روغن مي¬باشند، لذا رسوب ذرات روغن‌موتور موجود در گازهاي برگشتي بر روي سوپاپ ورودي، بدليل هم‌پوشاني و وجود ساير ذرات در آن بصورت مجزا بررسي نشده و ميزان تأثير آن مشخص نمي‌باشد. در اين رساله، بدليل پيچيدگي‌هاي هندسي و كاركردي موتورهاي احتراق داخلي، يك چيدمان آزمايشگاهي ساده به‌منظور بررسي رسوب توزيعي از ذرات روغن‌موتور با قطر 1/0 تا 6 ميكرون بر روي سطح تخت فولادي، ساخته شده است. ذرات روغن‌موتور توسط يك قطره‌ساز بصورت آزمايشگاهي توليد شده و با استفاده از يك نازل دايروي به روي سطح تخت پاشيده مي‌شوند. تأثير پنج متغير، قطر خروجي نازل، فاصله خروجي نازل از سطح، زاويه سطح، دماي سطح و دبي هواي اضافي كه برخي از شرايط هندسي-كاركردي موتور را شبيه‌سازي مي‌كنند مورد بررسي قرار گرفته‌اند. همچنين به‌منظور بررسي تأثير نوع روغن پايه بر تشكيل رسوب، آزمايش‌ها براي سه نوع روغن‌موتور مختلف تكرار شده است. در كنار مطالعه تجربي، از نرم¬افزار فلوئنت براي شبيه¬سازي رسوب ذرات روغن‌موتور روي سطح تخت استفاده شده‌است؛ بطوريكه نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي عددي، تطابق كيفي قابل قبولي با نتايج تجربي دارد. معيار تشكيل رسوب، وزن رسوب بدست آمده توسط آزمايش‌هاي تجربي و مدلسازي عددي است. به‌منظور مشخص شدن اهميت متغيرهاي انتخاب شده، آزمايش‌هايي توسط روش طراحي آزمايش تاگوچي در سطوح بحراني متغيرها، طراحي و انجام شده است. سپس با استفاده از آناليز واريانس ANOVA اهميت متغيرها تعيين شده است. نتايج بدست آمده حاكي از اهميت ناچيز دبي هواي اضافي در مقايسه با ساير متغيرهاي انتخاب شده است. همچنين، به‌منظور شناخت چگونگي تشكيل رسوب و پيدا كردن كيفيت خواص فيزيكي و شيميايي آن، از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) كه يكي از روش‌هاي مرسوم و پركاربرد جهت ريخت‌شناسي مواد است، استفاده شده است. همزمان با ميكروسكوپ الكتروني، با استفاده از انرژي پخش اشعه ايكس(EDX)، آناليز الماني-شيميايي رسوب انجام شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه ساختار رسوب به‌شدت به دماي سطح و زمان ماندگاري روغن روي سطح بستگي دارد و رسوبات عمدتاً شامل تركيبات كربني هستند. درنهايت، با استفاده از شبكه عصبي مصنوعي يك مدل تجربي پيش‌بيني رسوب و همچنين خنك‌كاري سطح توسط ذرات روغن‌موتور به‌ازاي تغيير متغيرهاي بررسي شده، ارائه شده است.
واژه‌هاي كليدي:گازهاي برگشتي، رسوب، ذرات ميكروني روغن‌موتور، ميكروسكوپ الكتروني، شبكه عصبي.
