بررسی جریان ورودی به سیلندر در موتورهای احتراق داخلی با استفاده از مدل توربولانسی گردابه بزرگ

در این پژوهش جریان ورودی به سیلندر در موتورهای احتراق داخلی در مرحله مکش و تراکم شبیه سازی شده است. برای شبیه سازی اغتشاش ایجادشده درون سیلندر، یک کد عددی مربوط به مدل شبیه سازی گردابه بزرگ با مدل زیر شبکه اسماگورینسکی توسعه یافته است. موتور شبیه سازی شده در این پژوهش، موتور آزمایشگاهی متقارن کالج امپریال لندن می باشد که دارای هندسه سیلندر و پیستون تخت و همچنین سوپاپ ثابت است. در بخش ابتدایی نتایج، مقایسه ای بین دو مدل اغتشاشی شبیه سازی گردابه بزرگ و کی اپسیلون صورت گرفته است که نتایج ارائه شده نشان می دهد مدل شبیه سازی گردابه بزرگ، نتایج مربوط به جریان مغشوش درون سیلندر را با دقت بیشتری نسبت به مدل کی اپسیلون ارائه می دهد که ازجمله آن ها می توان به سرعت مربع میانگین ریشه که نشان دهنده سطح نوسانات سرعت است اشاره کرد. همچنین روش شبیه سازی گردابه بزرگ جزئیات بیشتری نسبت به مدل کی اپسیلون در ساختار جریان درون سیلندر نشان می دهد. در بخش دوم نتایج شبیه-سازی مربوط به موتور کالج امپریال لندن، سوپاپ متحرک در نظر گرفته شده و برای بررسی تأثیر هندسه سیلندر و پیستون بر روی نرخ گردش جریان، بر روی سرسیلندر و پیستون کاسه ای استوانه ای و متقارن لحاظ شده است. جریان ایجادشده در لبه تیز کاسه ها باعث افزایش نرخ گردش جریان در این نواحی می شود. به نحوی که در زاویه 15 درجه میل لنگ قبل از نقطه مرگ بالا و در نزدیکی مرحله پاشش سوخت، در مقایسه با هندسه سیلندر و پیستون تخت، نرخ گردش جریان با افزودن کاسه سرسیلندر 7/3 درصد، کاسه پیستون 18/5 درصد و کاسه سرسیلندر و کاسه پیستون به صورت همزمان 37 درصد افزایش می یابد. همچنین نرخ گردش جریان ایجادشده درون سیلندر به ابعاد کاسه در نظر گرفته شده بر روی پیستون حساس می باشد. بطوریکه که با افزایش شعاع کاسه پیستون، نرخ گردش جریان یک روند صعودی-نزولی را در پیش داشته و دارای یک حد بیشینه می باشد. از طرفی با افزایش عمق کاسه پیستون نرخ گردش جریان کاهش می یابد.