ارزیابی راهبردهای مختلف مهار کوبش در یک موتور اشتعال جرقه‌ای گازسوز به کمک یک مدل احتراقی شبه ابعادی سه ناحیه‌ای

تشخیص وقوع کوبش به منظور جلوگیری از بروز احتراق غیر‌عادی، به عنوان یکی از مهم­ترین اهداف، در زمینه توسعه و مدل­سازی موتورهای اشتعال جرقه‌ای محسوب می‌شود. پژوهش حاضر، به ارائه­ مدلی بهبود‌یافته برای شبیه‌سازی تحلیلی احتراق درون موتور اشتعال جرقه‌ای با سوخت گاز طبیعی و با هدف بررسی اثرات شرایط عملکردی مختلف به ویژه بر وقوع کوبش و شدت آن می‌پردازد. در رهیافت حاضر، با ارائه­ یک مدل ترمودینامیکی سیکل بسته از طریق یک مدل شبه‌ابعادی سه ناحیه‌ای بهبود‌یافته (سوخته، نسوخته و شعله) با درنظر گرفتن سینتیک شیمیایی در این نواحی، امکان پیش‌بینی وقوع کوبش در ناحیه گازهای نسوخته به صورت سینتیکی فراهم می‌شود. در این مدل، فرض می‌شود مخلوط داخل سیلندر همگن بوده و در مرحله­ احتراق به دو ناحیه سوخته و نسوخته به همراه شعله که به عنوان مرز این دو ناحیه است، تقسیم می‌شود. به منظور تخمین نرخ سوختن از یک مدل سرعت شعله آشفته متان استفاده شده است. مکانیزم شیمیایی به کار گرفته ‌شده شامل 32 واکنش و 14 گونه­ شیمیایی بوده که در هر دو ناحیه سوخته و نسوخته اعمال شده و بر اساس آن وقوع خوداشتعالی در ناحیه گازهای نسوخته پیش‌بینی می‌شود. در پایان، مطالعه­ جامعی درباره رفتار شاخص‌های مختلف عملکردی و اثر برخی از آنها بر وقوع کوبش انجام شده است. هم­چنین استفاده از روش بازخورانی مجدد گازهای خروجی به عنوان روشی موثر در مهار کوبش ارزیابی شده و در نهایت، راه­کارهایی در این مورد ارائه شده است. نتایج به دست‌ آمده از مدل توسعه داده ‌شده با نتایج تجربی در یک موتور واقعی، مقایسه شده و نتایج، حاکی از سازگاری مناسب کد توسعه داده ‌شده است.