25123

مدل سازي عددي احتراق اشتعال تراكمي با واكنش‌پذيري كنترل شده با سوخت گاز طبيعي/ بيوديزل

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1397

1399/11/08

آيت قره قاني

مهندسي مكانيك

امروزه انتشار گازهاي گلخانه¬اي و آلاينده¬ها توسط وسايل نقليه يكي از چالش¬هاي مهم در بحث گرمايش زمين و سلامت انسان¬هاست. علاوه بر آن مصرف بهينه انرژي ناشي از سوخت¬هاي فسيلي در وسايل نقليه يكي ديگر از دغدغه¬هاي جهاني اين روزهاست. لذا استفاده از موتورهاي احتراقي دما پايين همچون موتورهاي اشتعال تراكمي با واكنش‌پذيري كنترل¬شده جهت رفع مشكلات اشاره شده مي¬تواند راه¬گشا باشد. موتورهاي اشتعال تراكمي با واكنش‌پذيري كنترل¬شده از تزريق دو سوخت (سوختي با واكنش¬پذيري كم كه پاشش درگاهي مي¬شود و سوخت ديگر با واكنش¬پذيري زياد كه مستقيم به محفظه تزريق مي¬شود) به درون محفظه، پايش مي¬شود. تاكنون استفاده از سوخت¬هاي متنوع (سوخت¬ها با واكنش¬پذيري كم و سوخت¬ها با واكنش¬پذيري زياد) در اين موتورها، با توجه به ميزان آلايندگي و بهره¬وري مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين پژوهش با توجه به مزيت¬هاي سوخت گاز طبيعي و سوخت بيوديزل به عنوان زوج سوخت در موتور اشتعال تراكمي با واكنش‌پذيري كنترل شده ، سعي بر آن شده تا با شبيه¬سازي عددي با استفاده از نرم افزاركانورج ، اثر متغيرها بر عملكرد موتور در اين حالت بررسي شود؛ چرا كه براي برخي از اين تغييرات امكان آزمايش عملي وجود ندارد. ابتدا نتايج حاصل از شبيه‌سازي صحه‌گذاري شد تا قابليت اطمينان ساير نتايج براي بحث و مقايسه فراهم گردد، سپس عملكرد موتور در دماهاي اوليه متفاوت و سپس در نسبت‌هاي مختلف دو سوخت مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل نشان داد افزايش دماي اوليه مخلوط، باعث بهبود كيفيت احتراق و گرم‌تر شدن احتراق مي‌شود و در نتيجه ميزان آلاينده‌هاي مونوكسيد كربن و هيدروكربن‌هاي نسوخته به ميزان قابل توجهي كاهش يافتند. شروع احتراق زماني كه دماي اوليه مخلوط 405 كلوين بود به ميزان 5.7 درجه ميل لنگ نسبت به زماني كه دماي اوليه مخلوط 355 بود سريع‌تر صورت گرفت. همچنين با افزايش درصد سوخت با واكنش پذيري بالا، رويكرد دوگانه‌اي در ميزان آلاينده‌ها و مشخصه‌هاي احتراقي موتور ملاحظه گرديد، به نحوي كه با افزايش درصد سوخت بيوديزل تا 40%، احتراق با كيفيت بالاتر و كامل تر صورت پذيرفت و با افزايش درصد سوخت با واكنش‌پذيري بالا تا 60% احتراق خنك‌تر و ناقص‌تر شد.

1400/05/31

Numerical study on reactivity controlled compression ignition engine fueled with natural gas/biodiesel

1/28/2022 12:00:00 AM

The emission of greenhouse gases and pollutants by vehicles is one of the most important challenges in the discussion of global warming and human health. In addition, the efficient use of energy from fossil fuels in vehicles is another global concern these days. Therefore, the use of low temperature combustion engines such as RCCI engines to solve these problems can be helpful. RCCI engines are controlled by injecting two fuels (a low-reactivity fuel that is sprayed into the port and another high-reactivity fuel that is injected directly into the chamber) into the chamber. So far, the use of various fuels (low reactivity fuels and high reactivity fuels) in these engines has been studied according to the amount of pollution and efficiency and the effect of spray variables on them has been investigated. In this study, considering the advantages of natural gas fuel and biodiesel fuel as a fuel pair in the RCCI engine, it has been tried to investigate the effect of variables on engine performance in this case by numerical simulation using Converge software; because for some of these changes, experimental testing is not possible. First, the simulation results were validated to provide the reliability of other results for discussion and comparison, then engine performance at different initial temperatures and then at different ratios of the two fuels were examined. The results showed that increasing the initial temperature of the mixture improved the quality of combustion and warmed the combustion, and as a result, the amount of carbon monoxide and unburned hydrocarbon pollutants were significantly reduced. Start of combustion when the initial temperature was 405 K was measured 5.7CAD earlier than when the initial mixing temperature was 355 K. Also, with increasing the percentage of fuel with high reactivity, a dual approach was observed in the amount of pollutants and combustion characteristics of the engine, so that with increasing the percentage of biodiesel fuel to 40%, higher and more complete combustion took place and with increasing, high reactivity fuel to 60% of the combustion was cooler and more incomplete.

موتورهاي RCCI , توسعۀ سازوكار شيميايي , بيوديزل , شبيه¬سازي احتراق , پيش محفظه