نرخ سوختن مخلوط در حالت متلاطم، قویاً به سرعت سوختن ورقه ای آن بستگی دارد. فاکتور های مهم و اساسی سرعت سوختن ورقه ای، نوع سوخت، نسبت اکی والانس (نسبت سوخت به هوا)، دما و فشار است. در کار حاضر، از بمب حرارتی استوانه ای حجم ثابت برای اندازه گیری نرخ سوختن استفاده شده است. ترنسدیوسرهای فشار مطلق و دینامیک جهت ثبت داده های فشار نسبت به زمان استفاده شد. برای محاسبه سرعت های سوختن وسایر خواص مخلوط سوخت وهوا، برنامه ای به زبان فرترن تهیه شد و با اعمال داده های تجربی به آن و اجرای برنامه، سرعت سوختن ورقه ای و اطلاعات مربوط به خواص دو ناحیه ی سوخته و نسوخته حاصل شد. سرعت سوختن ورقه ای مخلوط گاز طبیعی و هوا و همچنین سرعت سوختن مخلوط 50 درصد حجمی گاز طبیعی و 50 درصد ایزواکتان با هوا در نسبت های اکی والانس های 0/8 ، 0/1 و 1/2 و فشار اولیه kpa 0/85 و k331 بررسی شد. نتایج سرعت سوختن ورقه ای مخلوط گاز طبیعی و هوا در حالت استوکیومتریک با نتایج محققان مختلف مقایسه شد و تطابق خوبی با داده های روش های مختلف اندازه گیری حاصل شد. با تزریق همزمان گاز طبیعی با ایزواکتان، مشاهده شد که سرعت سوختن نسبت به گاز طبیعی بیشتر خواهد شد.

نرخ سوختن مخلوط در حالت متلاطم، قویاً به سرعت سوختن ورقه¬ای آن بستگی دارد. فاکتور های مهم و اساسی سرعت سوختن ورقه¬ای، نوع سوخت، نسبت هم ارزی (نسبت سوخت به هوا)، دما و فشار است. در کار حاضر، از بمب حرارتی استوانه¬ای حجم ثابت برای اندازه¬گیری نرخ سوختن استفاده شده ¬است. ترنسدیوسرهای فشار مطلق و دینامیک نصب شده، سیگنال فشار بمب را ارسال و از طریق دستگاه کامپیوتر، ثبت و ذخیره شد. برای محاسبه سرعت¬های سوختن وسایر خواص مخلوط سوخت وهوا، برنامه¬ای به زبان فرترن نوشته شد و با اعمال داده¬های تجربی به آن و اجرای برنامه، سرعت سوختن ورقه ای و اطلاعات مربوط به خواص دو ناحیه سوخته و نسوخته حاصل شد. سرعت سوختن ورقه¬ای مخلوط ایزواکتان و هوا و همچنین سرعت سوختن مخلوط درصد وزنی گاز طبیعی و درصد ایزواکتان با هوا در نسبت¬ هم ارزی¬ و فشار اولیه و بررسی شد. نتایج سرعت سوختن ورقه¬ای مخلوط ایزواکتان و هوا در حالت استوکیومتریک با نتایج محققان مختلف مقایسه شد و تطابق خوبی با داده¬ها حاصل شد.

سرعت سوختن متلاطم مخلوط سوخت و هوا به سرعت سوختن ورقه ای آن بستگی دارد. دما، فشار،نسبت اکی والانس و نوع سوخت از فاکتورهای اساسی سرعت سوختن ورقه ای هستند. در کار حاضر، از بمب حرارتی کروی حجم ثابت همراه تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی فشار-زمان استفاده شده است و برای محاسبه سرعت سوختن ورقه ای از کد ترمودینامیکی malbv بهره برده شده است.سرعت سوختن ورقه ای مخلوط بنزین و هوا در نسبت های اکی والانس مختلف و همچنین سرعت سوختن مخلوط های گازطبیعی-بنزین با هوا با درصدهای جرمی گازطبیعی 25% ،50%، 75% و 100% در نسبت اکی والانس 0/1 و فشار اولیهkpa 500 و دمایk 333 برآورد شد.نتایج حاصله از مخلوط بنزین و هوا نشان می دهد که با افزایش سرعت سوختن ورقه ای کلاً تاافزایش می یابد و در کاهش جزئی دیده می شود. همچنین با استفاده همزمان ترکیب گازطبیعی با بنزین، در وضعیت مشاهده شد که در فشارهای بالاتر ازbar 25 سرعت سوختن برای حالت های 25% و50% جرمی گازطبیعی بیشتر از 100% گاز طبیعی است.

با توجه به اینکه سرعت سوختن متلاطم تابعی از سرعت سوختن ورقه ای است، بنابراین سرعت سوختن ورقه ای از پارامترهای اساسی در زمینه احتراق در موتور می باشد. همچنین دما، فشار، نسبت اکی والانس و نوع سوخت از فاکتورهای اساسی سرعت سوختن ورقه ای هستند. در کار حاضر، با طراحی و ساخت بمب حرارتی کروی حجم ثابت همراه تعلیقات مربوطه و استخراج نتایج تجربی فشار-زمان و بهره گیری از کد ترمودینامیکی malbv سرعت سوختن ورقه ای محاسبه شد. سرعت سوختن ورقه ای مخلوط ایزواکتان و هوا در نسبت های اکی والانس مختلف و همچنین سرعت سوختن مخلوط های گازطبیعی-ایزواکتان با هوا با درصدهای وزنی گازطبیعی 25% ،50%، 75% و 100% در نسبت های اکی والانس 1و فشار اولیه 500kpa و دمای 333k برآورد شد. نتایج حاصله از مخلوط ایزواکتان و هوا نشان می دهد که با افزایش سرعت سوختن ورقه ای افزایش می یابد. همچنین با آزمایش مخلوط گازطبیعی با ایزواکتان، در نسبت اکی والانس 0/1 مشاهده شد که در فشارهای بالاتر ازbar 20 سرعت سوختن گازطبیعی کمتر از حالت های دیگر است.

یکی از خواص مهم مخلوط قابل احتراق گاز سوخته، هوا و سوخت ، سرعت سوختن ورقه ای است که بستگی نسبت اکیوالانس مخلوط سوخت- هوا، نوع سوخت، دمای مخلوط نسوخته و فشار دارد. گاز طبیعی یکی از سوخت های مطلوب برای موتور می باشد. اما سرعت سوختن آن پایین است. یکی از روش های موثر حل مسئله سرعت سوختن کند گاز طبیعی، مخلوط کردن گاز طبیعی با یک سوخت است که سرعت سوختن بالایی دارد. ایزواکتان یکی از سوخت هایی است که سرعت سوختن بالایی دارد. در این پایان نامه مطالعه روی سرعت سوختن ورقه ای مخلوط ایزواکتان-گاز طبیعی- هوا انجام شده است. سرعت سوختن ورقه ای مخلوط ایزواکتان و هوا در نسبت های اکی والانس مختلف و همچنین سرعت سوختن مخلوط های گازطبیعی- ایزواکتان با هوا با درصدهای حجمی گازطبیعی 25% ،50%، 75% و 100% در نسبت اکی والانس 0/1 و فشار اولیهkpa 500 و دمایk 333 برآورد شد. ترنسدیوسرهای فشار مطلق و دینامیک جهت ثبت داده های فشار نسبت به زمان استفاده شد. برای محاسبه سرعت-های سوختن و سایر خواص مخلوط سوخت و هوا، از کد ترمودینامیکی malbv بهره برده شد و با اعمال داده-های تجربی به آن و اجرای برنامه، سرعت سوختن ورقه ای و اطلاعات مربوط به خواص دو ناحیه سوخته و نسوخته حاصل شد. از نتایج مخلوط ایزواکتان و هوا مشاهده شد با افزایش نسبت های اکی والانس سرعت سوختن ورقه ای افزایش می-یابد. همچنین با تزریق همزمان گازطبیعی با ایزواکتان، مشاهده شد که سرعت سوختن نسبت به گاز طبیعی تنها بیشتر خواهد شد

سرعت سوختن متلاطم مخلوط سوخت و هوا به سرعت سوختن ورقه ای آن بستگی دارد. دما و فشار اولیه، نسبت هم ارزی و نوع سوخت از فاکتورهای اساسی سرعت سوختن ورقه ای هستند. در کار حاضر، از بمب حرارتی استوانه ای همراه با تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی فشار- زمان استفاده گردیده و برای محاسبه سرعت سوختن ورقه ای از کد ترمودینامیکی malbv بهره برده شده است. سرعت سوختن ورقه ای مخلوط گاز طبیعی و هوا در نسبت های هم ارزی مختلف و همچنین سرعت سوختن ورقه ای مخلوط های گازطبیعی- بنزین با هوا با درصدهای حجمی مختلف در نسبت های هم ارزی 0.9 و 0.95 و فشار اولیه 5bar و دمای 333 کلوین برآورد شد. نتایج حاصل از مخلوط گاز طبیعی و هوا نشان می دهد که با افزایش نسبت هم ارزی، سرعت سوختن ورقه ای تا نسبت هم ارزی استوکیومتریک، افزایش و پس از آن کاهش می یابد. همچنین با مخلوط گازطبیعی و بنزین، در نسبت هم ارزی 0.9 مشاهده شد که در محدوده ی فشار 8.4 تا 13 بار سرعت سوختن ورقه ای برای حالت 25% حجمی گازطبیعی بیشتر از 100% گاز طبیعی است. برای نسبت هم ارزی 0.95 در فشارهای 5 تا 13.4 بار، سرعت سوختن ورقه ای گاز طبیعی خالص بیشتر از سایر مخلوط ها بوده و پس از آن مخلوط 25% حجمی گازطبیعی قرار دارد.

سرعت سوختن متلاطم مخلوط سوخت و هوا به سرعت سوختن ورقه ای آن و مشخصه های تلاطم بستگی دارد. دما و فشار اولیه، نسبت هم ارزی(?)، مخلوط و نوع سوخت از فاکتورهای اساسی سرعت سوختن ورقه ای هستند. در کار حاضر، از بمب حرارتی کروی همراه با تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی فشار- زمان استفاده گردید و از کد ترمودینامیکی برای محاسبه سرعت سوختن ورقه ای استفاده شد. همچنین رابطه همبستگی برای محاسبه سرعت سوختن ورقه ای پیشنهاد شد. سرعت سوختن مخلوط های گازطبیعی- بنزین با درصدهای حجمی مختلف در نسبت های هم ارزی 9/0تا 05/1 و فشار اولیه bar5/7 و دمای اولیه k333 با استفاده از داده های تجربی محاسبه شد. نتایج حاصل از احتراق درصدهای حجمی مختلف مخلوط گازطبیعی- بنزین با هوا، نشان می دهد که در نسبت هم ارزی 9/0 و در حالت دما ثابت، از فشار 7.5 بار تا فشار 12.5 بار سرعت سوختن ورقه ای گازطبیعی خالص بیشتر از سایر مخلوط ها می باشد و با افزایش فشار، سرعت سوختن ورقه ای گازطبیعی خالص با شیب بیشتری نسبت به سایر مخلوط ها کاهش می یابد بطوری که از فشار 12.5 بار به بعد، بنزین خالص بیشترین سرعت سوختن ورقه ای را دارد. در نسبت هم ارزی95/0، در حالت دما ثابت، بالاترین سرعت سوختن ورقه ای مربوط به مخلوط 75% گازطبیعی و 25% بنزین می باشد. در نسبت هم ارزی1 و در حالت دما ثابت، بالاترین سرعت سوختن ورقه ای مربوط به مخلوط 75% گازطبیعی و 25% بنزین می باشد و همچنین مشاهده می شود با افزایش فشار، به غیر از گازطبیعی خالص که با شیب بیشتری سرعت سوختن ورقه-ای آن کاهش می یابد، سایر مخلوط ها تقریباً با شیب یکسانی سرعت سوختن ورقه ای آن ها کاهش می یابد. در نسبت هم ارزی05/1 و در حالت دما ثابت، بالاترین سرعت سوختن ورقه ای مربوط به بنزین خالص می باشد.

یکی از خواص مهم مخلوط هوا و سوخت، سرعت سوختن ورقه ای است که به نسبت اکی والانس ، نوع سوخت، دما و فشار اولیه بستگی دارد.گاز طبیعی یکی از سوخت های جایگزین مطلوب برای موتور می باشد. سوخت های جایگزین معمولاً در مقایسه با سوخت دیزل و بنزین، پاک هستند. بنابراین استفاده از این سوخت ها باعث کاهش انتشارات گازهای خروجی از موتور می شود. . به خاطر سرعت سوختن پایین گاز طبیعی، موتورهایی که با گاز طبیعی کار می کنند، معمولاً در نسبت اکی والانس استوکیومتری و با راندمان حرارتی نسبتاً پایین راه اندازی می شوند. در این پایان نامه با استفاده از یک بمب حجم ثابت کروی در نسبت اکی والانس 0/1 از مخلوط سوخت با هوا، فشار 3 تا 5/7 بار و دمای 30 تا 100 درجه سانتی گراد، مقادیر فشار داخل بمب توسط نرم-افزار ad logger بعد از عمل احتراق ثبت، سپس داده های آن به عنوان ورودی به برنامه کامپیوتری اعمال و سرعت سوختن محاسبه خواهد شد. از ترنسدیوسرهای فشار مطلق ودینامیک برای ثبت داده های فشار نسبت به زمان استفاده شد. رابطه ی همبستگی بدست آمده با فشار و دمای مبنای 1 بار و 300 کلوین بصورت =28.27 می باشد که ? =1.68 و =-0.24 ? است. با استفاده از این رابطه و رسم نمودار این نتیجه حاصل می-شود که در فشار ثابت، با افزایش دما سرعت سوختن ورقه ای افزایش و در دمای ثابت ، با افزایش فشار سرعت سوختن ورقه ای کاهش می-یابد.

برای یک سوخت معلوم تغییرات سیکل به سیکل مستقیماً روی عملکرد خروجی موتور اثر می گذارد، علاوه بر این تغییرات سیکلی شدید برای مخلوط های فقیر یکی از موانع اصلی بهره برداری از موتور با مخلوط فقیر است. سه عامل اصلی برای این تغییرات بیان شده است: تغییرات سیکل به سیکل در حرکت گاز داخل سیلندردر طول احتراق، تغییرات سیکل به سیکل در مقدار سوخت، هوا، گاز باقیمانده و گازهای بازیافتی، تغییرات در ترکیب مخلوط داخل سیلندر در هر سیکل مخصوصاً در جوار شمع. در کار حاضر از موتور پژوهشی تک سیلندر همراه با تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی تاثیر دو نوع سوخت بنزین و cng بر روی تغییرات سیکل به سیکل استفاده شده است. این تغییرات برای مخلوط هوا و بنزین در نسبت هم ارزی 0.944 و 0.867 و برای مخلوط هوا-cng در بار کامل و نسبت هم ارزی 0.813 تا 0.609 بررسی شد. نتایج حاصله نشان داد که در مخلوط های فقیر تغییرات سیکلی مقدارفشار موثر متوسط اندیکه خالص ، مقدار قله فشار و مقدار مکان زاویه ای قله فشار برای مخلوط هوا - بنزین بیشتر از مخلوط هوا - cngاست و برای هر دو مخلوط با فقیرتر شدن مخلوط دامنه تغییرات سیکلی ، و افزایش می یابد. برای مخلوط هوا - cng فقط با فقیرتر شدن مخلوط از نسبت هم ارزی 0.763 ، ارتباط قابل تعریفی بین و حاصل شدبطوری که با افزایش ، افزایش یافت. در حالی که برای مخلوط هوا - بنزین این ارتباط از نسبت هم ارزی 0.944 ملاحظه گردید. برای مخلوط هوا - بنزین در دو نسبت هم ارزی 0.944 و 0.867 وابستگی بین و مشاهده شد بطوری که با کاهش مقدار ، افزایش یافت. این وابستگی برای مخلوطهوا - cng در نسبت هم ارزی 0.95 و 0.856 دیده شد اما با فقیرتر شدن مخلوط این وابستگی از نسبت هم ارزی 0.813 به بعد دیگر وجود نداشت. مشاهدات نشان داد که در حالت بنزین سوز تغییرات سیکل به سیکل در شرایط کاری موتور نسبت به تغییر بار موتور چندان حساس نیست.

از مهمترین خواص مخلوط قابل احتراق گاز سوخته، هوا و سوخت، سرعت سوختن ورقه ای است که بستگی به نسبت هم ارزی مخلوط سوخت-هوا، نوع سوخت، دمای مخلوط نسوخته، فشار و مقدار گازهای باقی مانده دارد. گاز طبیعی یکی از سوخت های مطلوب برای موتور می باشد. اما سرعت سوختن آن پایین است. یکی از روش های موثر جهت حل مشکل سرعت سوختن پایین گاز طبیعی، مخلوط کردن گاز طبیعی با یک سوخت است که سرعت سوختن بالایی دارد و ایزواکتان یکی از این سوخت ها است که این کاهش را جبران می کند. با استفاده از یک بمب حرارتی حجم ثابت کروی در نسبتهای هم ارزی مختلف از مخلوط گاز طبیعی-ایزواکتان و هوا با فشار و دمای اولیه مشخص، مقادیر فشار پس از عمل احتراق توسط نرم افزار ad logger ثبت، سپس دادههای آن به عنوان ورودی به کد ترمودینامیکی اعمال و سرعت سوختن محاسبه شد. در ادامه محصولات احتراق آزمایش ماقبل در همان نسبت هم ارزی بدون رقیق کننده که در داخل بمب باقی مانده بود تا فشار جزئی مورد نظر خالی شد و با مخلوط سوخت و هوای تازه مخلوط شد و مراحل بالا تکرار و مقادیر سرعت سوختن محاسبه گردید. تغییر نوع سوخت باعث تغییراتی در نوع و مقدار محصولات احتراق شد. وجود بخار آب در محصولات احتراق یکی از مسائلی بود که باید به دقت ملاحظه می شد تا از وجود آب مایع در آزمایش جدید اجتناب گردد. وجود آب مایع می تواند به دلیل پایین تر رفتن دمای ورودی از دمای اشباع آب باشد. حل این مسئله نیازمند تغییرات شرایط اولیه فشار و دما به ازای سوخت های مختلف و نسبت های مختلف از گازهای باقی مانده است. در کار حاضر سرعت سوختن ورقه ای برای نسبت هم ارزی 1 و 95/0، فشار اولیه 2 و 4 بار، دمای اولیه 369 کلوین، درصدهای جرمی 100، 75، 50 و 25 درصد برای ایزواکتان در سوخت ترکیبی و درصد حجمی 0، 5 و 10 درصد برای گازهای باقی مانده بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش فشار اولیه سرعت سوختن کاهش و با افزایش درصد ایزواکتان از 0 تا 100 سرعت سوختن افزایش 25 درصدی دارد. با افزایش درصد حجمی گازهای باقی مانده از 0 تا 10 درصد سرعت سوختن ورقه ای کاهش 79/32 درصدی خواهد داشت. آنالیز خطا برای داده های تجربی انجام شد و همچنین روابط همبستگی برای دو نمونه از آزمایشات با شرایط متفاوت محاسبه شد که برای مقایسه با داده های تجربی در یک نمودار آمده است.

کد ترمودینامیکی موجود برای محاسبه سرعت سوختن ورقه ای از جمله کدهای معتبر و قوی در این زمینه بوده که در بسیاری از منابع مورد استفاده قرار می گیرد. اما مطالعات تازه با شرایط اولیه جدید، استفاده از سوخت های ترکیبی و استفاده از گازهای باقی مانده و رقیق کننده ها به عنوان افزودنی در مواد اولیه ملاحظاتی را در کد می طلبد. همچنین پیدایش روش های جدید برای محاسبه خواص ترمودینامیکی در محدوده های دمایی مختلف از طریق برازش منحنی به داده های تجربی، اعمال روش های سعی و خطای جدید برای کوتاه شدن زمان پردازش کد و روش های جدید برای بررسی شرایط تعادلی مخلوط سوخته، نیاز به ارتقاء کدهای موجود به جهت افزایش کارایی آن ها را ضروری جلوه می دهد. در این پایان نامه کد مربوطه برای پوشش دادن شرایطی ارتقاء داده شد که در آن از گازهای باقی مانده از آزمایشات قبلی و رقیق کننده ها با درصدهای مختلف در کنار مخلوط سوخت با هوا استفاده شد. همچنین به منظور بررسی کارایی کد ترمودینامیکی ارتقاء یافته، داده های تجربی وسیعی با انجام آزمایشات در یک بمب کروی حجم ثابت با حجم 416 سانتی متر مکعب با استفاده از مخلوط های گاز طبیعی- هوا و گازهای باقیمانده در شرایطی با فشارهای اولیه 5/1، 2، 3 و 4 بار، دمای اولیه 369 کلوین، نسبت هم ارزی 0/9 تا 1/1 و مقدار گازهای رقیق کننده از 0 تا 15 درصد حجمی استخراج شد و به عنوان ورودی به کد ترمودینامیکی اعمال و سرعت سوختن محاسبه گردید. در نهایت آنالیز خطا برای سرعت سوختن حاصله انجام شد و ستون های خطای مربوطه رسم گردید. نتایج حاصله، انحراف بیشینه 3/3% در نتایج را نشان داد. همچنین دو رابطه همبستگی جدید برای سرعت سوختن ورقه ای یکی بر حسب نسبت هم ارزی و دیگری بر حسب کسر مولی گازهای رقیق کننده بدست آمد که حداکثر انحراف نتایج بدست آمده از رابطه همبستگی با نتایج داده های تجربی 3/8% برآورد شد. همچنین به منظور معتبرسازی، نتایج کار حاضر با کار لیااو و همکاران مقایسه و اختلاف 4/5% مشاهده گردید. نتایج حاصل از کار تجربی، کاهش سرعت سوختن ورقه ای را در اثر افزایش فشار اولیه از 1/5 به 2، از 2 به 3 و از 3 به 4 بار به ترتیب به میزان 23%، 7/2% و 18/2% نشان می دهد. همچنین افزایش درصد حجمی گازهای رقیق کننده با گام 5% از 0 تا 15% به طور مثال در فشار اولیه 1/5 بار باعث کاهش سرعت سوختن ورقه ای به ترتیب به میزان 16/46%، 11/86% و 20/04% گردید.

هدف از این پژوهش بررسی تاثیر گازهای رقیق کننده بر سرعت سوختن ورقه ای و دیگر مشخصه های احتراق مانند بیشینه فشار مخلوط گاز طبیعی، بنزین (شامل درصدهای وزنی مختلف این دو سوخت) و هوا است. سرعت سوختن مغشوش را می توان به صورت تابعی از سرعت سوختن ورقه ای و مشخصه های تلاطم بیان کرد. در نتیجه بررسی تأثیر سرعت سوختن ورقه ای در احتراق موتور مهم می باشد. از طرفی در عمل احتراق در موتور ماشین همیشه مقداری گاز سوخته شده که از سیکل قبلی در سیلندر باقی مانده است، حضور دارد. این گازها مانند رقیق کننده در احتراق عمل می کنند. بنابراین باید اثر این گازها روی سرعت سوختن را نیز بررسی نمود. برای شبیه سازی گازهای رقیق کننده از دو روش استفاده می شود، یک روش این است که از گازهای بی اثر مانند نیتروژن و دی اکسید کربن به عنوان رقیق کننده استفاده شود و روش دیگر استفاده از گازهای باقی مانده از احتراق (گازهای سوخته) می باشد.گازهای رقیق کننده در نظر گرفته شده برای انجام آزمایشات همان محصولات احتراق (گازهای باقی مانده) است. در پژوهش انجام شده، مخلوط گاز طبیعی، بنزین، هوا و گازهای رقیق کننده در یک محفظه کروی به حجم 416 سانتی متر مکعب، در شرایط اولیه فشارهای 2 و 4 بار و دمای 369 کلوین، در نسبت های هم ارزی 1 و 95/0 و با درصدهای مختلف وزنی بنزین (100% - 75% - 50% و 25% )، مورد آزمایش قرار گرفت و از آن جا داده های فشار بر حسب زمان استخراج، توسط کد کامپیوتری تحلیل و سرعت سوختن ورقه ای و دیگر مشخصه های احتراق برای شرایط مختلف بدست آمد. همچنین در کار حاضر دو رابطه هم بستگی برای داده های آزمایش به دست آورده شد و خطاهای اندازه گیری در طول آزمایش نیز بررسی شده است و نتایج بدست آمده با رابطه هم بستگی متقالچی مقایسه شده و تطابق خوبی با داده های به دست آمده حاصل شد. نتایج، کاهش سرعت سوختن ورقه ای در صورت وجود گازهای رقیق کننده را نشان می دهد، بدین صورت که افزایش درصد حجمی گازهای باقی مانده از صفر تا 5 درصد میزان سرعت سوختن را در حدود 16 درصد و افزایش این گازها از 5 تا 10 درصد سرعت سوختن ورقه ای را در حدود 24 درصد کاهش می دهد. همچنین در حضور این گازها فشار بیشینه نیز کاهش پیدا می کند.

در مطالعه ی حاضر، انتقال حرارت ناشی از برخورد جت هوای دو بعدی به رأس دو سطح مسطح زاویه دار در حوزه ی آرام و آشفته به صورت عددی بررسی شده است. در این تحلیل تأثیر زاویه ی رأس دو سطح مسطح در برخورد جت آرام در محدوده ی º300 ≥ θ ≥º90 توسط توسط کد نوشته شده در محیط متلب وتوسط نرم افزار فلوئنت روی آهنگ انتقال حرارت مکانی بررسی شده است. در حوزه ی آشفته نیز تأثیر زاویه ی رأس در محدود ه ی º270≥ θ ≥º90رروی آهنگ انتقال حرارت مکانی توسط نرم افزار فلوئنت بررسی شده است. در حوزه ی آرام عدد رینولدز بر مبنای قطر هیرولیکی جت در محدوده ی 500-100 و فاصله ی بی بعد خروجی نازل تا رآس دو سطح در محدوده ی 15-2 در نظر گرفته شده اند. همچنین در حوزه ی آشفته، عدد رینولدز بر مبنای عرض جت برابر 7800و فاصله ی بی بعد خروجی نازل تا رأس دو سطح برابر6 در نظر گرفته شده است. نتایج مطالعه ی حاضر نشان داد که با افزایش زاویه ی رأس، عدد ناسلت نقطه ی سکون افزایش می یابد. همچنین در زوایای کوچکتر از °180 با کاهش زاویه ی رأس، نقطه ی برخورد در امتداد سطح برخورد و در جهت جریان دیواره ی جت به دور از رأس انتقال می یابد. همچنین از نتایج مشاهده می شود که در حوزه ی آرام در زوایای رأس کمتر از °90 دیگر جریان نمی تواند به رأس دو سطح نفوذ کندو عدد ناسلت در این نقطه برابر صفر خواهد بود.

بازده حجمی روی میزان خروجی و همچنین مشخصه های عملکردی موتور تأثیر گذار است. دستیابی به بالاترین بازده حجمی در تمامی شرایط کاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به پیشرفت موتورهای احتراق داخلی، تقاضا برای سوخت های فسیلی افزایش یافته است. بنابراین استفاده از سوخت های جایگزین در اولویت قرار گرفته است. به همین دلیل در پژوهش حاضر با توجه به اینکه بازده حجمی به عوامل متعددی از قبیل؛ سرعت موتور، نوع سوخت، نسبت هم ارزی، دمای مخلوط ورودی و بار موتور وابسته است، به بررسی تأثیر کمی این عوامل بر روی موتور پژوهشی ct300 پرداخته شد. در طی این پایان نامه آزمایش هایی برای مطالعه ی تأثیر سرعت و نوع سوخت بر عملکرد موتور در بازه rpm1000 تا rpm2400 و نسبت هم ارزی 95/0 با سوخت های بنزین و گاز طبیعی فشرده انجام شد. همچنین آزمایش هایی در حالت ترکیب سوخت با درصدهای متفاوت بنزین در مخلوط سوخت و هوا در نسبت های هم ارزی های مختلف و سرعت rpm1800 نیز انجام گرفت. آزمایش هایی نیز برای حالت تغییر بار موتور نسبت به بار کامل در rpm1800 برای هر دو سوخت انجام شد. همچنین آزمایشاتی نیز برای تغییر دمای مخلوط ورودی از 30 تا 60 درجه سلسیوس برای دو سرعت 1800 و 2200 دور بر دقیقه و نسبت هم ارزی 95/0 انجام شد. نتایج نشان داد که تأثیر آوانس جرقه و نسبت هم ارزی روی بازده حجمی در مقایسه با سرعت موتور و نوع سوخت ناچیز است. در سرعت های مختلف، استفاده از گاز طبیعی به جای بنزین، بازده حجمی را تا 6 % کاهش می دهد. کاهش بازده حجمی از مهم ترین دلایل کاهش توان خروجی است. گاز طبیعی در مقایسه با بنزین به آوانس جرقه ی بیش تری نیاز دارد. با افزایش سرعت موتور، مصرف سوخت ویژه ی ترمزی ابتدا کاهش و سپس با افزایش بیشتر در سرعت موتور، مصرف سوخت ویژه افزایش می یابد. عملکرد موتور با گاز طبیعی دارای کمترین توان خروجی است و با اضافه کردن بنزین به مخلوط، توان ترمزی افزایش می یابد. در ترکیب حاوی 75% بنزین در مخلوط در نسبت هم-ارزی های مختلف، بازده تبدیل سوخت کاهش یافت. سوخت گاز طبیعی به مراتب دارای آلایندگی کمتری نسبت به بنزین است. با افزایش سرعت موتور، مقدار hc در حالت بنزین سوز با نرخ بزرگ تری کاهش می یابد. همچنین با افزایش بار موتور نیز این امر دیده شد. از نتایج حاصل شد که با اندکی افزایش در دمای مخلوط ورودی، hc کاهش چشمگیری دارد. همچنین افزایش دما باعث کاهش بازده حجمی و توان ترمزی می شود.

یکی از سیستم های مهم و موثر در کارکرد موتور سیستم جرقه آن است. سیستم جرقه باید به صورت دقیقی با سایر قطعات موتور هماهنگ شود. زمان جرقه تأثیر زیادی روی پارامترهای عملکردی موتور نظیر توان ترمزی، مصرف سوخت ویژه ترمزی، بازده حرارتی، فشار ماکزیمم سیلندر و میزان آلاینده های خروجی دارد. در کار حاضر از موتور تک سیلندر پژوهشی همراه با تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی به منظور بررسی زمان بندی بهینه جرقه برای موتور تک سوز (بنزین، گاز طبیعی) و ترکیب سوز (ترکیب درصدی از بنزین- مابقی گاز) در شرایط بار کامل، نسبت تراکم 8/14، نسبت هم ارزی معین 0/85 و 0/95 و سرعت موتور rpm1800 استفاده شد. نتایج حاصله نشان داد در حالت گازسوز در صورت استفاده از مخلوط فقیرتر ، توان ترمزی نسبت به حالت بنزین سوز در مقایسه با مخلوط غنی تر نسبت به حالت بنزین سوز کمتر کاهش می یابد؛ مصرف سوخت ویژه ترمزی در زمان بندی بهینه جرقه کمترین مقدار را دارد و در حالت گازسوز نسبت به حالت های بنزین سوز و ترکیب سوز کمتر است. با افزایش درصد بنزین در ترکیب مصرف سوخت ویژه ترمزی افزایش می یابد. بازده حرارتی در حالت گازسوز نسبت به حالت های بنزین سوز و ترکیب سوز بالاتر است. با افزایش آوانس زمان بندی جرقه قله فشار سیلندر افزایش و دمای گازهای خروجی کاهش یافت (در حالت گازسوز این کاهش دما محسوس تر بود). نتایج حاصله نشان داد که با افزودن گاز طبیعی به بنزین منواکسید کربن و هیدروکربن نسوخته خروجی کاهش یافت.

بر اساس تحقیقات گذشته در موتورهای اشتعال جرقه ای با افزایش نسبت تراکم، بازده حرارتی افزایش می یابد. از طرفی افزایش نسبت تراکم احتمال وقوع کوبش را نیز افزایش می دهد. از آنجا که گاز طبیعی نسبت به بنزین مقاومت بیشتری در برابر کوبش دارد، به نظر می رسد ترکیب گاز طبیعی و بنزین می تواند مزایای هر دو سوخت را همزمان داشته باشد و امکان افزایش نسبت تراکم را فراهم کند. بسیاری از خودروهای داخل کشور شرایط استفاده از دو سوخت، اما به طور مجزا را دارند. نتایج ارائه شده در این مطالعه بر اساس حجم عظیمی از داده های ترکیب سوخت در یک موتور تک سیلندر با قابلیت تغییر نسبت تراکم به جهت طراحی موتور اشتعال جرقه ای تجاریی با مزایای یاد شده صورت گرفته است. برای فراهم کردن شرایط ترکیب گاز طبیعی و بنزین یک سیستم سوخت رسانی انژکتوری با انژکتور گاز و بنزین و سیستم کنترل آن طراحی و ساخته شد. از آنجا که عملکرد موتور اشتعال جرقه ای به متغیرهای زیادی وابسته است در این مطالعه سرعت موتور و بار موتور روی rpm1800 و حالت تمام بار تنظیم شد و نسبت تراکم، نسبت هم ارزی، زاویه شروع پاشش هر دو سوخت و آوانس جرقه متغیر در نظر گرفته شد. با توجه به اینکه هدف این پایان نامه بررسی اثر افزودن گاز طبیعی به بنزین در نسبت هم ارزی و ترکیب سوخت مشخص است. حالت کاملاً بنزین سوز به عنوان شرایط پایه برای ترکیب سوخت در نظر گرفته شد و ترکیب های دیگر بر اساس درصد حجمی بنزین و ما بقی گاز برای دست یابی به نسبت هم ارزی معین تنظیم شد. در این مطالعه از آوانس جرقه به عنوان عامل موثر در وقوع کوبش برای تمام حالت ها استفاده شده است. داده های تجربی برای دو نسبت هم ارزی (0/85و 0/95)، دو نسبت تراکم (8 و 9) و پنج ترکیب سوخت (0/100، 0/85، 0/75، 0/65و 0/55بنزین) ثبت شده است. بر اساس نتایج حاصله هیچ کوبشی در نسبت هم ارزی 0/85مشاهده نشد. تغییر نسبت تراکم از 8به 9 آوانس جرقه شروع کوبش را 5تا 10 درجه کاهش می دهد. در شرایط وقوع کوبش با تغییر ترکیب سوخت از 0/100 به 0/55بنزین تعداد سیکل همراه با کوبش به نصف کاهش می یابد. کاهش درصد بنزین از 0/100به 0/55علاوه بر کاهش تعداد سیکل های همراه با کوبش، کسر آلاینده های منواکسید کربن و هیدروکربن نسوخته را کاهش می دهد. هر چند افزودن گاز طبیعی به بنزین تغییرات سیکلی را افزایش می دهد.

یکی از سیستم های مهم و موثر در کارکرد موتور، سیستم جرقه ی آن است. سیستم باید به صورت دقیقی با سایر قطعات موتور هماهنگ شود. زمان جرقه تاثیر زیادی روی پارامترهای عملکردی موتور نظیر توان ترمزی، مصرف سوخت، فشار ماکزیمم سیلندر و میزان آلاینده های خروجی دارد. در کار حاضر از موتور پژوهشی تک سیلندر پژوهشی همراه با تعلیقات مربوطه برای استخراج نتایج تجربی به منظور بررسی تاثیر زمان بندی جرقه بر روی کوبش برای موتور تک سوز (بنزین) در شرایط بار کامل، نسبت تراکم 14/8 و 9، نسبت هم ارزی معین 85/0 و 95/0 و سرعت موتور rpm1800 استفاده شد. در این مطالعه از آوانس جرقه به عنوان عامل موثر در وقوع کوبش برای تمام حالت ها استفاده شده است. داده های تجربی برای دو نسبت هم ارزی (85/0 و 95/0) دو نسبت تراکم (14/8 و 9) ثبت شده است. تغییر نسبت تراکم از 8 به 9، آوانس جرقه شروع کوبش را 5 تا 10 درجه کاهش می دهد. با افزایش آوانس زمان بندی جرقه، قله ی فشار سیلندر افزایش یافت. نسبت هم ارزی بیشتر از نسبت تراکم بر افزایش مقدار کوبش تاثیر گذار است. با افزایش آوانس جرقه، مقدار هیدروکربن نسوخته کاهش می یابد. این تغییر در نسبت هم ارزی 95/0 محسوس تر است. با افزایش نسبت هم ارزی، مقدار منواکسید کربن افزایش یافت.

تعریف چارچوب واقعی حاکم بر سیکل موتور در مدلها نیاز به اندازه¬گیری¬های دقیق و سریع از سیکل تجربی موتور دارد تا بتوان عملکرد مدلهای شبیه¬ساز را ارزیابی و به مرحله تایید رساند. یکی از مشخصه¬های دشوار برای اندازه¬گیری، تعیین مقدار ترکیب و خواص ترمودینامیکی گازهای سوخته¬ی باقیمانده از سیکل قبل است. اگر عملکرد مدل شبیه¬ساز موتور با استفاده از سیکل¬های تجربی کنترل شود که در آنها گازهای سوخته از سیکل قبلی حذف شده باشد در آنصورت ارزیابی آن مدل بدور از هرگونه عوارض ناشی از حضور گازهای باقیمانده قابل قبول خواهد بود. در این پایان¬نامه با استفاده از روش پرش¬جرقه سیکل¬های عاری از گازهای سوخته باقیمانده حاصل شده است. برای ایجاد امکان در تنظیم مناسب آوانس جرقه، نسبت هم¬ارزی و زمان آغاز پاشش و طول پاشش بنزین و همچنین پرش جرقه دستگاه کنترل تنظیمات موتور طراحی و ساخته شد. همچنین برای استخراج داده¬های دقیق فشار بر حسب زاویه میل¬لنگ، دستگاه شفت انکودر به موتور مذکور نصب شد تا امکان تنظیم مناسب آوانس جرقه و زمان آغاز پاشش نیز فراهم شود. برای کنترل نسبت هم¬ارزی از دستگاه آنالیزور گازهای خروجی استفاده شد. نتایج حاصله در حالت بدون پرش جرقه نشان می¬دهد که موقعیت وقوع 90% کسر جرمی سوخته در حالت بهینه آوانس جرقه تقریبا 21 درجه بعد از نقطه مرگ بالا قرار می¬گیرد. این نتیجه مستقل از سرعت موتور و نسبت هم¬ارزی است. در حالت با پرش جرقه مناسب این موقعیت در 18 درجه بعد از نقطه¬ی مرگ بالا ملاحظه شد. نتایج حاصله نشان داد که شمار پرش جرقه 4 برای اطمینان از عدم حضور گازهای سوخته¬ی باقیمانده از سیکل قبلی در گستره سرعت و گستره¬ی نسبت هم¬ارزی مورد مطالعه مناسب است. همچنین ملاحظه شد که با اجرای پرش جرقه مناسب ضریب تغییرات سیکلی pmax تقلیل می¬یابد.

استخراج نتایج تجربی با دقت بالا از یک موتور تحقیقاتی می¬تواند در توسعه شبیه¬ سازهای کامپیوتری موتور نقش مهمی را ایفا کند در اغلب موارد داده¬های تجربی نمودار p-? از ثبت هم¬زمان سیگنال¬های فشار و tdc برای تفکیک سیکل¬ها از هم استفاده شده است. در این روش با فرض سرعت ثابت در سیکل و رابطه سرعت با زاویه میل-لنگ، فشار بر حسب زاویه میل¬لنگ ارائه شده است. در بعضی موارد از ثبت همزمان سیگنال زاویه میل¬لنگ و فشار سیلندر، فشار بر حسب زاویه میل¬لنگ تعیین شده است. محاسبه کسر جرمی سوخته و فشار موثر متوسط که مبتنی بر تغییرات p-? است می¬تواند برای دو روش فوق متفاوت باشد. برای افزایش دقت کار و تنظیمات دقیق آوانس جرقه، زمان آغاز پاشش، طول پاشش انژکتور و ثبت زاویه میل¬لنگ یک شفت انکودر ساخت کیسلر به موتور مذکور نصب شد و یک سیستم کنترل الکترونیکی برای تنظیمات موتور طراحی و ساخته شد. برای روشن کردن این تفاوت داده¬های جامعی در سرعت¬های مختلف (1200 الی 2200 دور در دقیقه)، نسبت¬های هم¬ارزی متفاوت(85/0، 90/0، 95/0، 1) و آوانسهای جرقه مختلف با استفاده از موتور پژوهشی ct300 تک¬سیلندر در نسبت تراکم 88/8 با سوخت بنزین جمع¬آوری شد. برای تنظیم نسبت هم¬ارزی در حین کار موتور از دستگاه آنالیزور گاز خروجی استفاده شده است. داده¬های خام پس از پردازش مورد تجزیه تحلیل قرار گرفتند و از بررسی آنها مشخص شد که تغییرات سرعت درون سیکلی در حالت احتراق قابل توجه است و سبب تغییر در نمودارهای p-? خروجی در مقایسه با حالت سرعت ثابت می¬شود. به تبعیت از اختلاف در نمودارهای p-?، نمودارهای کسر جرمی سوخته و فشار موثر متوسط اندیکه حاصل از این دو روش نیز تغییر می¬یابد. همچنین ملاحظه شد که در آوانس¬های بهینه جرقه 90% کسر جرمی سوخته در 21 درجه بعد از tdc می¬سوزد که این مسئله مستقل از سرعت موتور و نسبت هم¬ارزی است و با افزایش سرعت موتور طول زمانی احتراق سریع کاهش یافت.

سوختهای فسیلی منابع اصلی انرژی جهان هستند، اما استفاده بیرویه از آنها اثرات زیان بار بسیاری دارد که مهمترین آنها تولید گازهای گلخانهای، اتمام این منابع است. کشور ایران از تولیدکنندگان بزرگ سوختهای فسیلی در جهان است که استفاده از گاز طبیعی و نفت در بخش صنعت در آن توسعه یافته که منجر به افزایش انتشار آلاینده- ها شده است، بنابراین کنترل مصرف سوختهای فسیلی و کاهش ذخایر این سوختها به عنوان یک چالش جدید در سناریوی انرژی ایران و بسیاری از کشورهای جهان تبدیل شده است، از این رو آنها درصدد تنوع بخشی به منابع انرژی خود، به استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر از جمله زیستتوده روی آوردهاند. زیست توده در بین منابع انرژی تجدیدپذیر به علت قابلیت تبدیل به هر سه فاز ماده و دسترسی بالا، سهولت امکانپذیری اجرا و بسیاری موارد دیگر در بسیاری از کشورهای جهان به عنوان سوختی جایگزین استفاده میشود، در بین منابع زیست توده ضایعات کشاورزی بالاترین سهم ضایعات زیستتوده در ایران را دارد، استفاده موفق از این ضایعات به عنوان سوخت در بسیاری از نیروگاههای بزرگ جهان اثبات شده است، بنابراین در این مطالعه به بررسی کیفیت ضایعات کشاورزی به عنوان سوخت در بویلرها پرداخته شده و زیست تودههای کاه گندم و جو، ساقه پنبه با مشورت جهاد کشاورزی اردبیل انتخاب و برای بررسی کیفیت و قابلیت استفاده از آنها به عنوان سوخت تستهایی انجام شده است از جمله آنالیز chns جهت تعیین درصد عناصر زیست توده خام و آنالیز xrf جهت تعیین عناصر موجود در خاکستر حاصل از احتراق زیست تودهها و آنالیز توزین حرارتی در جو اکسیدی برای بررسی رفتار احتراقی و سینتیک زیست تودههای مورد نظر استفاده شده، با استفاده از نتایج آنالیزها و نرم افزار فایر کد، مقدار گازهای احتراقی، بازده دو بویلر استوکر و سیالی شده جهت انتخاب بویلر مناسب محاسبه شد، بالاترین ارزش حرارتی با استفاده از معادلات تجربی و نرمافزار فایر کد محاسبه و مقایسه شد و در نهایت این نتایج حاصل شد، در بستر احتراقی هر سه سوخت پدیده خوردگی و رسوب خاکستر به علت بالا بودن درصد عناصر قلیایی و کلر از محدوده استاندارد رخ خواهد داد و به دلیل اینکه نسبت گوگرد به کلر هر سه نمونه بالاتر از 2 است کلر عامل اصلی ایجاد خوردگی در هر سه سوخت است، مقدار عناصر قلیایی نمونه کاه جو بیشتر از دو نمونه دیگر است، مشکلات رسوب و خوردگی انباشتگی در نمونه جو بیشترین و پنبه کمتر است، میانگین و حداکثر نرخ از 5، درصد در دقیقه که ساقه پنبه بالاتر از 0/48 ،6/48 ،5/ دست دادن جرم نمونه کاه گندم ، جو ، ساقه پنبه به ترتیب 56 دو نمونه دیگر است و بیانگر واکنشپذیری نمونه ساقه پنبه نسبت به سایر نمونهها است، انتشار گازهای احتراقی دی- اکسیدگوگرد و دیاکسیدکربن نمونه کاه جو از همه کمتر، ساقه پنبه انتشار اکسیدهای نیتروژن را نخواهد داشت، جو در بین نمونهها ارزش حرارتی بالاتری دارد. هر سوخت زیست توده دارای مزایا و معایبی است که با توجه به اهمیت هر یک از موارد میتواند به عنوان سوخت استفاده شود اما در بین آنها پنبه مزایای بیشتری دارد، همچنین از نتایج بدست آمده از این تحقیق میتوان برای طراحی سیستم احتراق زیست تودههای ذکر شده استفاده کرد.

مکانیزم رفت و برگشتی موتور¬های احتراق داخلی ایجاب می¬کند که شکاف¬هایی بین پیستون، سیلندر و رینگ-ها تشکیل شود. این شکاف‏ها از طریق درز بین تاج پیستون و دیواره¬ی سیلندر با حجم داخل سیلندر در ارتباطند و جریان گاز داخل سیلندر به این شکاف¬ها، که نشتی نامیده می¬شود، سبب افت فشار و دمای سیلندر شده و استقرار مقداری گاز در این شکاف¬ها سبب عدم استفاده¬ی مناسب از آن در طول احتراق و نتیجتاً تأثیر منفی روی عملکرد موتور می¬گذارد. در این پژوهش تلاش شده است تا با استفاده از نظریه¬ی حجم-روزنه جریان نشتی در حالت موتور¬گردانی در یک موتور پژوهشی چهار زمانه با روغن کاری مورد بررسی قرار گیرد. آزمایش¬ها در نسبت تراکم‏های 7/8، 8/9، 3/11 و 9/12 و سرعت‏های rpm1000، rpm1400، rpm1800 و rpm2200 انجام شد تا تأثیر نسبت تراکم و سرعت موتور روی مقدار نشتی مشخص گردد. پس از اخذ داده¬های تجربی، شرایط حاکم بر نتایج تجربی به کد ترمودینامیکی نوشته شده به زبان فرترن اعمال و تغییرات فشار داخل سیلندر بر حسب زاویه‏ی میل‏لنگ (p-θ)، در حالت با نشتی و بدون نشتی حاصل شد. نتایج p-θ با نشتی با نتایج p-θ تجربی مقایسه گردید و نتایج رضایت بخشی در شرایط مختلف حاصل شد. در این بررسی مشخص شد که با افزایش نسبت تراکم و کاهش سرعت موتور میزان نشتی افزایش می¬یابد، به‏طوری‏که نتایج حاصله نشان می‏دهد که در حالت با نسبت تراکم 9/12 و سرعت rpm1000 حد‏اکثر نشتی دو برابرآن در حالت نسبت تراکم 7/8 و سرعت rpm2200 است. طبق نتایج این پژوهش مشخص شد که حد‏اکثر فشار داخل سیلندر در شرایط مبنا با اعمال مدل نشتی حدود 16% کاهش می‏یابد. همچنین نتایج حاصله نشان داد که حد‏اکثر اختلاف دمای حاصله در داخل سیلندر در حالت با نشتی و بدون نشتی و در شرایط مبنا حدود ˚c38 است.

در این پژوهش، با استفاده از نتایج تجربی مربوط به راندمان تبدیل سوخت و فشار موثر متوسط ترمزی که در شرایط بار کامل از یک موتور اشتعال-جرقه ای دوگانه سوز استخراج شده است، راندمان حجمی و توان ترمزی که دو پارامتر مهم و متاثر با تغییر سوخت بنزین به گاز طبیعی می باشند، برآورد می شود که در منابع در دسترس و بالاخص منابع داخلی کمتر بطور واضح و مستند به میزان تغییرات این پارامترها در اثر تغییر سوخت اشاره شده است. در گام بعدی نسبت انرژی دردسترس گاز طبیعی به بنزین بررسی می شود که روشن می کند کاهش انرژی دردسترس یکی از ریشه های موثر در میزان افت قدرت در اثر تغییر سوخت می باشد. در ادامه بطور کاملاً تئوری، نسبت راندمان حجمی سوخت گاز طبیعی به بنزین در همان موتور مشخص با در نظرگرفتن اثر میزان تبخیر بنزین در مانیفولد ورودی بر این نسبت، محاسبه می شود و با نسبت راندمان حجمی که از پردازش داده های تجربی حاصل شد، مقایسه می گردد و سپس نسبت دبی حجمی کل ورودی به موتور با تغییر سوخت پیش بینی می شود. سپس دو پیشنهاد برای جبران افت قدرت ناشی از تغییر سوخت مطرح می شود. در پیشنهاد اول، با در نظرگرفتن برخی مفروضات، اثر استفاده ی همزمان از مخلوط دو سوخت بر قدرت خروجی بررسی و معادلات حاکم بر آن محاسبه شده است. محاسبات مذکور بر پایه ی کسر جرمی بنزین در مخلوط انجام می گیرند. همچنین در ادامه، اثر استفاده ی همزمان از مخلوط دو سوخت بر انرژی دردسترس بررسی شده است. این مطالعه به عنوان پیشنهاد اولیه جهت رفع مقداری از افت قدرت موتورهای پایه بنزینی گازسوزشده مطرح می گردد. سپس در پیشنهاد دوم، میزان پرخورانی کردن موتور برای جبران افت قدرت ناشی از تغییر سوخت برآورد شده است. به منظور پیشگویی خواص محتویات سیلندر طی مرحله ی احتراق، مدل هایی که برای سرعت سوختن لایه ای و متلاطم هریک از سوختهای مذکور در ادبیات فن مطرح شده اند بطور وسیع مورد مطالعه قرار گرفته است و با توجه به دامنه ی استخراج آنها و دامنه ی کاری موتور، موارد مناسب برای اعمال در کد lusie انتخاب شدند. نتایج حاصل از اجرای کد برای هر یک از سوختها نمایش داده شده و مقایسه گردیده است. در سرعت مربوط به بیشینه گشتاور و بیشینه فشار موثر متوسط ترمزی که در موتور مورد نظر، rpm 3500 بود، فشار داخل سیلندر، دمای مخلوط نسوخته و سوخته و همچنین کسر جرمی مخلوط سوخته شده برحسب زاویه ی میل لنگ برای هر سوخت نمایش داده شده است. در نهایت، در گستره ی سرعت موتور 1500 تا rpm 5500، بیشینه فشار سیلندر، بیشینه دمای مخلوط و همچنین میزان آوانس جرقه برای هر یک از سوختها نشان داده شده و مقایسه گردیده اند.

برای تعیین کسر توان خروجی از سطح میله های سوخت به کانال های سیال خنک کننده داخلی و خارجی یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن تهیه شد تا پس از تعیین کسر توان ورودی به هر کانال، با مشخصه های ترموهیدرولیکی مدل پیشنهاد شده استفاده از کد cobra-en، مورد بررسی قرار گیرد. این پیشنهاد بر روی راکتور هسته ای آبی تحت فشار وستینگهاوس با توان حرارتی 3411 مگاوات مورد بررسی قرار گرفته و پس از انجام محاسبات کسر توان ورودی به کانال های داخلی و خروجی به ترتیب 43% و 57% شده است. برای سیال عبوری در کانال های داغ مشاهده می شود که نتایج حاصله برای سوخت های توپر و توخالی بسیار به هم نزدیک هستند. مقدار کیفیت سیال عبوری در کانال داغ از %6/9 در میله سوخت توپر به %2/9 در کانال داخلی و %5/11 در کانال خارجی رسیده است. ضمن افزایش دمای سیال جاری، حداقل مقدار میزان انحراف از جوشش هسته ای از 1/446 در سوخت توپر به 1/318 در بخش داخلی سوخت توخالی رسیده است. دمای مرکز میله سوخت از مقدار 2650 به 980 درجه کلوین با %100 توان کاهش یافته است. با افزایش توان و دبی سیال عبوری در قلب به %150 مقدار اسمی آنها مشاهده شد که برای میله سوخت توپر حداکثر دمای میله سوخت به بالاتر از 3000 درجه کلوین رسیده است که باعث می گردد قرص سوخت در خطر ذوب شدن قرار بگیرد، اما حداکثر این مقدار در میله سوخت توخالی به مقدار 1256 درجه کلوین رسیده است. نتایج حاصله برای میله سوخت توخالی نشان می دهد که مدل پیشنهادی در این پژوهش ضمن افزایش انتقال گرما، توانایی تولید توان بیشتری را در قلب راکتور دارد که باعث افزایش توانایی کارایی راکتورهای هسته ای می گردد.

در این پایاننامه مدل احتراق چندمنطقه ای با حرکت هوا که مبتنی بر زیرمدل اختلاط جت سوختی و زیر مدل احتراق می باشد برای موتورهای پردور با پاشش مستقیم مورد بررسی قرار گرفته است . بدلیل اختلاف زیاد در نحوه اختلاط سوخت - هوا مابین موتورهای دیزلی پردور و کم دور، به اثر چرخش هوا روی آهنگ اختلاط توجه بیشتر معطوف شده زیرا اساس اختلاط سریع در موتورهای دیزلی پردور در این پارامتر نهفته است . جهت تایید مدل احتراق چند منطقه ای با حرکت هوا برای موتورهای دیزلی پردور از نتایج تجربی یک موتور دیزلی پر دور تحقیقاتی استفاده شده و نتایج آن با نتایج کامپیوتری مدل تحت شرایط یکسان مقایسه شده است . در طی این بررسی پارامترهای عملکرد احتراقی موتور از قبیل فشار و دمای متوسط محفظه سیلندر پیشگویی و مورد مطالعه قرار گرفته و توافق خوبی مابین نتایج تجربی و کامپیوتری مدل حاصل شده است . مقایسه انجام گرفته نشان می دهد که در موقعیت های حساس منحنی فشار و دمای متوسط محفظه سیلندر انحراف نتایج کامپیوتری حدود 7 درصد است . در مورد پارامترهای مربوط به شکل جت سوختی، آهنگ تشکیل no، آهنگ سوختن، کار انجام یافته و انتقال حرارت نتایج مفیدی حاصل شده که به تفضیل در متن پایاننامه توضیح داده شده است . در بررسی پارامتریک مدل احراق چند منطقه ای برای موتورهای دیزلی پردور، اثر پارامترهای مختلف روی تغییرات آهنگ سوختن سوخت ، فشار و دمای محفظه سیلندر برحسب زاویه میل لنگ مطالعه شده است . نتایج حاصله نشان میدهد که با افزایش مقدار پارامترهایی چون فشار متوسط پاشش سوخت ، آهنگ چرخش هوا و دور موتور، آهنگ سوختن در هردو مرحله احتراق (پیش آمیخته و دیفوزیونی) افزایش می یابد . همچنین از بررسی های بعمل آمده نتیجه گیری شده که با افزایش تعداد سوراخ نازل و افزایش زمان تاخیر در اشتعال آهنک سوختن در مرحله احتراق پیش آمیخته افزایش و در مرحله احتراق دیفوزیونی کاهش می یابد. افزایش پریود پاشش اثر چندانی روی مرحله احتراق پیش آمیخته نمی گذارد ولی آهنگ سوختن را در مرحله احتراق دیفوزیونی افزایش می دهد. بررسی پارامتریک مدل نشان می دهد که با افزایش دورموتور نوک منحنی تغییرات فشار و دمای متوسط محفظه افت پیدا کرده و گویای این مطلب است که تنش های مکانیکی و حرارتی ناشی از فشار و دمای متوسط با افزایش دور موتور کاهش می یابد.