بررسی سینتیک شیمیایی احتراق در موتورهای دیزل با پاشش مستقیم و احتراق دما پایین

امروزه یکی از قدرتمندترین ابزارها در زمینه شبیه سازی عددی پدیده های مربوط به رفتار سیالات، دینامیک سیالات محاسباتی است که توانایی پیش بینی فرآیند احتراق و عملکرد موتور را با دقت قابل قبولی دارد. در کار حاضر به شبیه سازی، مطالعه و بررسی فرآیند احتراق، آلاینده های nox و soot و محصولات میانی احتراق در موتورهای دیزلی پاشش مستقیم با استفاده از نرم افزار avl fire و مش بندی متحرک پرداخته شده است. موتور نمونه ای که برای مدل سازی استفاده شده است، کاترپیلار 3406 بوده است. در ابتدا اعتبار سنجی با نتایج آزمایشگاهی حاصل از موتور مذکور انجام شد. در مرحله بعدی تاثیر دمای گازهای بازخورانی شده بر روی مدل بررسی گشت که مشخص شد egr با دمای 315 کلوین تاثیر بسیار خوبی بر کاهش آلایندگی موتور دارد اما مصرف سوخت را افزایش خواهد داد. سپس تاثیر نرخ های مختلف egr مورد مطالعه قرار گرفت که نتایج نشان داد افزایش گازهای بازخورانیده شده تا 25 درصد نقش مهمی در کاهش آلایندگی دارد اما این افزایش سبب کاهش اکسیژن محفظه احتراق می شود که در بارهای میانی و بالا اثر منفی بر روی کارکرد موتور دارد. در گام بعدی تاثیر نسبت های swirl مختلف بر روی موتور نمونه بررسی شد که مطابق با نتایج، استفاده از sr=0.2 تا sr=0.45 تاثیر مثبتی بر روی کاهش آلایندگی خواهد داشت و افزایش هرچه بیشتر sr، موجب بهتر شدن فرآیند احتراق و سینتیک شیمیایی آن می شود. در پایان عملکرد موتور تحت زوایای مختلف پاشش سوخت بررسی شد که گرچه در زاویه 80 درجه میزان آلاینده ها کاهش خوبی داشتند اما به علت مشکل پراکندگی شعله، استفاده از این زاویه توصیه نمی شود و نهایتا استفاده از زاویه پاششی بین 48 تا 70 درجه می تواند در کاهش آلایندگی و روند سینتیکی احتراق نقش مهمی داشته باشد.