شبیه سازی سه بعدی موتور اشتعال تراکمی مخلوط همگن با درنظر گرفتن سینیتیک مفصل شیمیایی

موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن به عنوان نسلی جدید از موتورهای احتراق داخلی شناخته می شوند که با عرضه مناسب بازده و توان، توانسته اند مقدار آلاینده های nox و مصرف سوخت را تا حد آشکاری کاهش دهند. در کنار این مزایا، مشکلاتی از قبیل کنترل زمان خوداشتعالی، کنترل احتراق در دورهای مختلف و همچنین سر و صدای ناشی از بالا بودن شدت احتراق به عنوان مانعی بزرگ در تجاری سازی آن شناخته می شود. در پایان نامه حاضر از روش سه بعدی cfd کوپل با سینیتیک مفصل شیمیایی استفاده شده است تا اثرات شیمیایی سوخت و فیزیک توربولانس بر یکدیگر مورد بررسی قرار گیرند. برای این کار از نرم افزار تجاری avl fire استفاده شد که جهت درنظر گرفتن اثرات شیمیایی، کتابخانه chemkin برای آن معرفی شده است. جهت صحه گذاری مدل از نتایج تجربی موجود بر روی موتور caterpillar در دو شرایط کاری مختلف استفاده شده است که نتایج نشان می دهند با توجه به فرضیات صورت گرفته مدل با خطایی در حدود 5% نتایج تجربی را دنبال می کند. در ابتدا با تغییرات دمای اولیه، فشار اولیه، نسبت هم ارزی و سرعت موتور به بررسی شرایط عملکردی موتور و زمان شروع احتراق تحت این تغییرات پرداخته شد سپس egr را به عنوان راهکاری جهت کاهش مقدار دمای محفظه احتراق و مقدار nox خروجی معرفی گردید. همچنین جهت کنترل کوبش و کاهش آن، سوخت دی متیل اتر به عنوان سوخت دوم در حالت ترکیبی با متان مدنظر قرار گرفت. درنظر گرفتن دی متیل اتر به عنوان 20% مولی سوخت، مناسب ترین شرایط به نظر می رسد که افزودن بیشتر آن، احتراق را در مرحله تراکم پیش انداخته که موجب تاثیر منفی در پارامترهای عملکردی می گردد. همچنین پس از بررسی احتراق در شرایط مختلف اولیه جهت معرفی پارامترهای کنترلی، به بررسی ca5، ca10، ca50، ca90 پرداخته شد و با تعیین زمان دستیابی به بیشینه نرخ فشار و گونه oh مشاهده شد که رابطه مناسبی در تخمین ca50 توسط این دو پارامتر وجود دارد که این نزدیکی بین بیشینه نرخ فشار و ca50 محسوس تر می باشد.