18121

18121

حل عددي و شبيه سازي سيستم جداسازي روغن از بخارات موجود در محفظه ميل لنگ و بهينه سازي آن براي يك موتور اشتعال جرقه‌اي توليد داخل

كارشناسي ارشد

سيستم هاي محركه

ارديبهشت ماه 1396

دكتر علي نصيري طوسي

خودرو

به¬دليل نشتي و اختلاف فشار در محفظه احتراق و محفظه لنگ مقداري از بخارات احتراق وارد محفظه-لنگ مي¬شود. خروج اين بخارات به محيط باعث آلودگي¬هاي محيط زيستي مي¬شود. جداسازهاي محفظه لنگ براي كاهش مصرف روغن و همچنين كاهش آلودگي هوا به¬كار مي¬روند. در اين تحقيق به شبيه سازي و حل عددي جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير تك كانال ساده، جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير با مانع عمودي و جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير با مانع مايل پرداخته شده است. با استفاده از داده هاي آزمايشگاهي موجود در مقالات كه مربوط به جداساز موتور فورد اكوبوست (جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير ساده) بود، با ايجاد هندسه و شرايط مرزي مشابه، اقدام به صحه گذاري مدل هاي مورد استفاده در شبيه سازي جداساز گرديد. مقايسه ميزان افت فشار در نتايج تجربي و مدل شبيه¬سازي شده براي جداساز برخوردي موتور فورد اكوبوست براي اطمينان از صحت شبيه¬سازي، بررسي شد. با توجه به نتايج، مشاهده شد كه نتايج آزمايشگاهي و شبيه سازي عددي از انطباق خوبي برخوردارند. با انتخاب مدل آشفتگي و الگوريتم حل، براي رديابي ذرات از روش اويلر-لاگرانژي استفاده شد. نتايج رديابي جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير ساده نشان داد كه بيشتر ذرات 3/0 و 7/0 ميكروني از مسير جريان سيال حامل پيروي مي¬كنند. تعدادي از اين دو قطر توسط صفحه انعطاف¬پذير و تعدادي ديگر توسط ديواره كانال خروجي از جريان جدا مي¬گردند. براي قطر 1 ميكرون بيش از 80 درصد قطرات توسط صفحه انعطاف¬پذير و ديواره كانال خروجي جدا مي¬گردند. قطر 2 ميكرون و قطره¬هاي بزرگ-تر از آن به¬طور كامل در همان ابتدا توسط صفحه انعطاف¬پذير از جريان جدا مي¬گردند. در ادامه رديابي ذرات براي جداسازهاي با سطح مقطع متغير، با مانع عمودي و مايل، در فاصله 5 ميلي¬متر و جداساز با سطح مقطع متغير با مانع عمودي در فاصله 1 ميلي¬متر با صفحه انعطاف¬پذير تورفته مطالعه شد. افت فشار جداسازهاي شبيه¬سازي شده مورد مقايسه قرار گرفت. راندمان برخورد و راندمان نشست بخارات روغن براي جداسازهاي طراحي شده در دبي هاي مختلف، راندمان نشست هر قطره در دبي 8 ليتر و تأثير تغيير فاصله مانع عمودي بر راندمان نشست و برخورد مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه اضافه كردن مانع عمودي و مايل، كاهش فاصله مانع و ايجاد تورفتگي در صفحه انعطاف¬پذير باعث افزايش راندمان جداسازي مي¬گردد. در نهايت بالاترين راندمان جداسازي كه 93 درصد محاسبه شد، در جداساز با صفحه انعطاف¬پذير كه داراي يك تورفتگي و مانع در فاصله 1 ميلي¬متر بود، مشاهده گرديد. واژه‌هاي كليدي: جداساز برخوردي با سطح مقطع متغير، اويلر-لاگرانژ، رديابي ذرات، راندمان برخورد و نشست

1396/09/11

12/2/2017 12:00:00 AM

Due to the leakage and pressure differences in between combustion chamber and the crankcase of an engine, some combustion products enter the crankcase. The release of these gases into the environment is a source of pollution. Separators are used to reduce oil consumption (mixed with blow-by gases) and reduce air pollution. In this research, numerical simulation of a single-channel variable cross-sectional collision separator, a cross-sectional variable separator with vertical barrier and an impact-separator with a cross-section with variable oblique barriers have been investigated. Using the experimental data available in the papers, related to the Separator of the Ford Ecobost engine (a simple variable cross-section separator), the geometry and similar boundary conditions were used to validate the models used in the simulation. To verify the accuracy of the simulation, the pressure drop in experimental results and the simulated model for the Ford Ecobost collision separator are compared. According to results, it is found that experimental and numerical results are adequately matched. By choosing a proper turbulence model and solving algorithm, Euler-Lagrangian method was used to track particles. The results of the separator with simple variable cross-section showed that most particles with diameter between 0.3 and 0.7 μm follow the path of the fluid flow. A number of these two diameters are separated by a flexible plate and some by the wall of the outlet channel. For a diameter of 1 micron, more than 80 percent of the droplets are separated by the flexible plate and the wall of the outlet channel. The particles with diameter of 2 microns and larger droplets are completely separated from the fluid by the flexible sheet at the beginning. In the next step, the tracking of particles for variable separators was studied with a vertical and oblique barrier with a distance of 5 mm and separator with variable cross-sectional area with a vertical barrier of 1 mm with a flexible plate. The collision efficiency and oil vapor separation efficiency for different separators for different flow rates, and the effect of vertical displacement on the oil seperation and collision efficiency were investigated. The results showed that the addition of a vertical barrier and oblique, reducing the barrier distance and indenting on the flexible sheet would increase the efficiency of the separation. Finally, the highest separation efficiency, which was calculated to be 93%, was observed in a separable flexible plate with a reflection and obstruction of 1 mm. Keywords: Sequential separator with variable cross-section, Euler-Lagrange, particle tracking, collision efficiency