شبیه سازی عددی فرآیند احتراق مخلوط سوخت بیودیزل با گازوئیل در یک موتور احتراق تراکمی

در حال حاضر منابع سوخت های فسیلی تأمین کننده عمده ی انرژی جهان می باشند اما با توجه به تأثیر استفاده از این منابع در آلایندگی و گرم شدن کره زمین و همچنین فناپذیر بودن این منابع، نیاز به سوخت های جایگزینی که دوستدار محیط زیست و تجدیدپذیر باشند احساس می گردد. بیودیزل که منوالکیل استرهای اسیدهای چرب می باشد، می تواند بعنوان یک سوخت پاک، تجدیدپذیر، ایمن و با خواصی نزدیک به گازوئیل شماره 2 در موتورهای احتراق تراکمی استفاده شود. برای بررسی تأثیر بیودیزل بر فرآیند احتراق، احتیاج به آزمون عملی سوخت در موتور بوده که بسیار هزینه بر و وقت گیر می باشد. شبیه سازی فرآیندهایی که در داخل محفظه احتراق رخ می دهد توسط رایانه ها، بدلیل کم هزینه بودن و سرعت عمل بالا، می-تواند جایگزین مناسبی برای آزمون های عملی باشد. در این تحقیق از یک مدل احتراق تک منطقه ای برپایه تابع وایب دوتایی، برای شبیه سازی فرآیند احتراق سوخت بیودیزل و ترکیبات مختلف آن با گازوئیل و همچنین پیش بینی پارامترهای عملکردی موتور استفاده گردید. جهت تأیید مدل تعداد شش ترکیب مختلف گازوئیل و بیودیزل، حاوی 0 تا 100% بیودیزل (b00، b20، b40 ، b60، b80 و b100) بر روی یک موتور دیزل پاشش مستقیم مجهز به توربوشارژر مورد آزمون قرار گرفت. با بررسی نتایج تجربی که برای دو دور حداکثر توان و حداکثر گشتاور و در بار کامل موتور انجام گرفته بود، مشخص شد که در دور حداکثر گشتاور بدلیل ویسکوزیته بالای بیودیزل پمپ انژکتور قادر به تأمین فشار لازم جهت اتمیزه کردن مناسب آن نمی باشد، در نتیجه پدیده ی احتراق ناقص رخ داده که تاثیر نامطلوبی بر عملکرد و آلایندگی موتور داشت. اما در دور حداکثر توان با افزایش فشار پاشش سوخت، بیودیزل بخوبی اتمیزه شده و بدلیل محتوای اکسیژن آن احتراق با کیفیت بالاتری نسبت به گازوئیل خالص صورت گرفت. در این تحقیق شبیه سازی فرآیند احتراق برای دور حداکثر گشتاور( rpm1400) انجام گرفت و نتایج استخراجی از آن با نتایج تجربی پارامترهای عملکردی موتور در این دور مقایسه گردید. نتایج آزمون های تجربی و شبیه سازی عددی توافق خوبی را بین مقادیر پیشگوئی شده ی فشار داخل محفظه احتراق و نرخ آزادسازی حرارت و مقادیر تجربی نشان داد. براساس نتایج مدل مخلوط سوخت حاوی 22% بیودیزل را می توان بعنوان مخلوط بهینه انتخاب نمود.