امروزه کنترل سرعت خودرو به منظور آسایش راننده،کاهش تصادفات، فراهم نمودن شرایط ایمنی و نیز کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا اهمیت زیادی پیدا کرده است. با افزایش تصادفات گسترده که ناشی از بی احتیاطی راننده و عدم دقت او در کنترل خودرو می باشد و همچنین با توجه به گسترش روز افزون خودروها در شهرها و ایجاد پدیده ای به نام ترافیک، نقش راننده تغییر کرده و نیاز به ایجاد سیستم هایی به منظور کنترل حرکت خودرو می باشد. از این رو بکارگیری سیستمهای کمک راننده در خودروها بمنظور کاهش حجم کارهای راننده و به تبع آن کاهش خستگی راننده در حال گسترش روز افزون است. از جمله این سیستمها، سیستم کنترل سرعت تطبیقی acc، می باشد که با قابلیت کنترل خودکار دینامیک طولی از جایگاه ویژه ای برخوردار است، با این خودکارسازی نقش راننده را از اپراتوری به ناظر تغییر داده است. کنترلر سیستم در دو لایه کنترلی بیرونی و درونی طراحی شده است. کنترلر لایه بیرونی شامل دو الگوریتم کنترل سرعت و کنترل فاصله است. وظیفه قانون کنترل سرعت خودرو تولید پروفیل شتابی است که با ردیابی آن توسط خودرو، سرعت تعیین شده توسط راننده ردیابی شود. پروفیل شتاب مطلوب از حل مسأله کنترل بهینه خطی (lqr)در هر مرحله از زمان بدست آمده است. یکبار هم پروفیل نیروی کشش مطلوب ( ) از حل مسأله کنترل تطبیقی مدل مرجع ، بدست آمده است. کنترلر لایه درونی شامل دو کنترلر مجزای دریچه گاز و ترمز به منظور کنترل گشتاور موتور و گشتاور ترمز است که وظیفه آن ردیابی شتاب ایجاد شده توسط کنترلر لایه بیرونی با استفاده از کنترل گشتاور موتور و ترمز و کلیدزنی بین آن دو است. بدین منظور مدل دینامیکی کاملی از دینامیک طولی یک خودرو شامل موتور، سیستم انتقال قدرت و تایر آورده شده است. سیستم کنترلی طراحی شده با استفاده از کنترل دریچه گاز و کنترل ترمز میتواند فاصله و سرعت خودرو را کنترل نماید. دینامیک خط انتقال و دینامیک موتور یک مدل طولی واقعی خودرو را تشکیل داده اند که در طراحی کنترلر نقش به سزایی دارند. کنترلر در دو لایه درونی و بیرونی باعث افزایش قابلیت های سیستم شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از این قوانین باعث افزایش راحتی، امنیت و بهینه مصرف سوخت شده است. عملکرد کنترل سرعت و فاصله خودرو در موقعیت های مختلف به صورت رضایت بخشی پاسخ داده است.

گاز طبیعی مایع علاوه بر چگالی انرژی بالا، به خاطر آلودگی کم آن با محیط نیز سازگار است و به همین دلیل به عنوان سوخت سبز در نیروگاه ها و اتومبیل ها مورد استفاده قرار می گیرد. lng در دمای 110 درجه کلوین و فشار نرمال ذخیره می شود و علاوه بر انرژی شیمیایی، به خاطر کار و انرژی که هنگام مایع سازی صرف می شود، دارای اگزرژی فیزیکی زیادی نیز می باشد. با یک تخمین ساده و ابتدایی می توان گفت برای تولید یک تن گاز lng حدود 850 کیلووات ساعت انرژی الکتریکی نیاز است و هنگام مصرف که مایع lng به گاز تبدیل می شود، با بازیاب انرژی سرد می توان به ازای هر تن lng حدود 240 کیلووات ساعت کار تولید کرد و این اهمییت موضوع بازیاب انرژی سرد را می رساند. در این گزارش ابتدا به مقدمه ای درباره lng و خواص آن می پردازیم سپس چگونگی پاک سازی و آماده سازی گاز طبیعی برای ورود به بخش مایع سازی دستگاههای تولید lng را مورد بررسی قرار می دهیم. در انتها سیکل بازیاب انرژی سرد lng و آنالیز اگزرژی آن و همچنین پارامترهای موثر بر عملکرد این سیکل مورد بررسی قرار می گیرد.

در این مطالعه با استفاده از یک مدل 6 ناحیه ای توسعه داده شده به شبیه سازی سیکل بسته ی موتور دیزل پاشش مسقیم در مراحل تراکم، پاشش سوخت، احتراق و انبساط پرداخته شده است. به دلیل ماهیت شبه ابعادی این مدل از امکان اتصال آن به مدل های آلایندگی نیز سود برده شده و در محدوده ی وسیعی از شرایط عملکردی، پیش بینی هایی نیز برای مقادیر دوده و no خروجی از موتور ارائه گردیده است. این مدل با تفکیک محفظه ی احتراق به 6 ناحیه ی متفاوت، اطلاعات محلی مطلوبی همچون دما، نسبت هم ارزی و ترکیب شیمیایی را در هر ناحیه به دست می دهد. مدل 6 ناحیه ای حاضر بر مبنای مدل مفهومی دک و با فرضیات باربا و میبوم گسترش یافته و برای هندسه ی اسپری، نفوذ هوا به اسپری و پیشروی اسپری از مدل های سایبرس بهره گرفته است. برای محاسبه ی آلاینده ی no، علاوه بر یک مدل تعادلی از مدل سینتیکی زلدویچ توسعه یافته و برای محاسبه ی دوده از مدل دوده ی nsc استفاده شده است. به منظور بررسی صحت کارکرد مدل های فوق از چهار موتور مختلف در محدوده ی عملکردی وسیعی استفاده شده و تغییرات زمان پاشش، نرخ egr و پاشش دو مرحله ای بررسی گردیده است. در انتها به کمک یک استراتژی جدید برای پاشش دو مرحله ای، نتایج مطلوبی جهت کاهش همزمان آلاینده های دوده و no اخذ گردیده است.

با توجه به افزایش روزافزون محدودیت ها و قوانین موجود برای کاهش آلودگی و حفظ محیط زیست، اقدامات فراوانی از سوی سازندگان خودروها لحاظ می گردد. یکی از این اقدامات، قرار دادن کاتالیست در منیفولد خروجی موتورها به منظور مقدار nox می باشد، اما کاتالیست ها در دماهای بسیار بالا و یا بیش از حد پایین کارایی مناسبی ندارند لذا کنترل دمای گازهای خروجی از موتور و رساندن به یک محدود? مناسب موجب افزایش کارایی و طول عمر کاتالیست و نهایتا کاهش آلودگی می شود. در این راستا یکی از راه های موجود قراردادن مبدل حرارتی در منیفولد خروجی می باشد در نتیجه به طراحی مبدل حرارتی بهینه به منظور قرار دادن در منیفولد خروجی در دو مکان قبل و بعد از کاتالیست و متعاقباً کاهش دمای گاز خروجی در دور بالا و کاهش زمان warm up می-پردازیم. بدین منظور می توان از مبدل های حرارتی گوناگونی استفاده نمود، که مبدل حرارتی مورد بررسی ما مبدل پره ای با فین های مقطع مستطیلی درونی و لوله های شیاردار می باشد. بهینه سازی انجام شده معطوف به ابعاد و تعداد فین ها می باشد و روش اعمالی برای بهینه سازی بکارگیری قانون دوم ترمودینامیک و کاهش آنتروپی تولیدی طی فرآیند خنک کاری می باشد. نهایتا مبدل حرارتی بهینه ای برای مقدار انتقال حرارت مورد نظر بدست می آید که در دور بالا دمای گاز خروجی را کم نموده و موجب افزایش کارایی و طول عمر کاتالیست می گردد و در زمان راه اندازی سرد موتور، موجب کاهش زمان warm up و متعاقباً کاهش آلودگی تولیدی در دو حالت مذکور می گردد.

یکی از مسائل اساسی و مهم در هر موتوری بحث خنک کاری بهینه موتور می باشد. پارامترهای مختلفی مانند دمای هوای ورودی به موتور، دمای سیال خنک کننده، فشار مجموعه و .... در نرخ انتقال حرارت موثر هستند. یکی از این پارامترها، دبی ورودی به مجموعه راه گاه خنک کاری می باشد . جهت بررسی سیستم خنک کاری معمولا کل مجموعه را حل همزمان نموده و تغییر پارامترها را بررسی می کنند. در رویکردی که در این مطالعه بدان پرداخته شده است، حل غیر همزمان سیستم خنک کاری انجام می شود. جهت افزایش دقت نتایج به دست آمده، پدیده جوشش هسته ای که فاکتور مهمی در زمینه طراحی سیستم خنک کاری موتور می باشد، مدنظر قرار گرفته است. در این رویکرد شار حرارتی متوسط سیکل در سمت گاز داغ توسط مدل نرم افزاری موتور وجود داشته است. این شار به همراه ضریب انتقال حرارت به دست آمده از تحلیل cfd راه گاه خنک کاری مجموعه ای از شرایط مرزی را تولید می کنند. دمای فلز بدنه از روش fem تخمین زده می شود و مقادیر به دست آمده جهت همگرا شدن نتایج کنترل شده اند. تحلیل به صورت شبیه سازی سه بعدی جریان با استفاده از نرم افزارهای fluent، gambit، hypermesh و abaqus و نگاشت خروجی های آن ها صورت پذیرفته است. کد جوشش هسته ای به صورت برنامه ای جداگانه در نرم افزار matlab نوشته شده است. با تغییر دبی ورودی و بررسی پارامتری نتایج، دبی بهینه در دور مشخص مورد بررسی قرار گرفته است.

موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن (hcci) ایده ای نوین در موتورهای احتراق داخلی برای کاهش مصرف سوخت و آلاینده های خروجی به شمار می روند. هرچند مزیت های اصلی این گونه موتورها در آزمایش ها و تحقیقات متعدد ثابت شده است اما وجود مشکلاتی نظیر نرخ بالای آزادسازی انرژی، کنترل زمان شروع احتراق و بازه محدود عملکردی این موتورها سبب شده است تا همچنان موانعی در راه تجاری سازی آن وجود داشته باشد. روش های متعددی نظیر استفاده از گازهای برگشتی، سوخت های ترکیبی، لایه بندی سوخت و ... برای رفع این مشکلات پیشنهاد شده است. هدف اصلی این رساله مدلسازی ترمودینامیکی موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن به منظور بررسی عملکرد موتور در شرایط مختلف و همچنین کنترل فاز احتراق با استفاده از سوخت های ترکیبی است. برای این منظورابتدا روش های مختلف مدلسازی موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن مرور شده و سپس با توجه به اهداف رساله، دو شیوه مدلسازی صفربعدی تک و چند ناحیه ای انتخاب شده است. روش دقیق مدلسازی و معادلات حاکم بر این مدل ها با ذکر جزئیات ارائه شده است. برای انجام مطالعات، سوخت های متان خالص، گاز طبیعی، دی متیل اتر و هیدروژن انتخاب شده است. برای شبیه سازی دقیق فرایند احتراق، سینتیک مفصل شیمیایی احتراق این سوخت ها در مدل گنجانده شده است. در مرحله صحه گذاری به صورت بسیار مفصل، سوخت های انتخاب شده در موتورها با شرایط مختلف کاری بررسی شده است تا ضمن اطمینان از دقت مدل های ایجاد شده بتوان به مقایسه مدل های تک و چند ناحیه ای پرداخت. در انجام فرایندهای شبیه سازی، ابتدا به ارائه یک شیوه تعیین زمان شروع احتراق برای سوخت گاز طبیعی به کمک سینتیک مفصل و رادیکال های موثر پرداخته شده است و سپس تأثیر پارامترهایی نظیر دمای ورودی، فشار ورودی و دور موتور بر عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی اثر ترکیب سوخت بر عملکرد موتور، ابتدا ترکیب های مختلف گاز طبیعی انتخاب شده و عملکرد موتور با استفاده از این سوخت های متنوع به طور مفصل مقایسه شده است. سپس استفاده از فرمالدهید به عنوان افزودنی سوخت گاز طبیعی مطالعه شده و در مرحله بعد، با انتخاب سوخت دی متیل اتر، ابتدا روند احتراق این سوخت و آزادسازی انرژی دو مرحله ای آن مورد بررسی قرار گرفته و سپس نتایج حاصل از ترکیب های مختلف این سوخت با متان ارائه شده است. در مرحله انتهایی نیز به بررسی اثر ترکیب متان و هیدروژن پرداخته شده و عملکرد موتور به همراه میزان تولید آلاینده های خروجی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای توسعه مدل از جدیدترین شیوه های پیکره بندی و فرضیات حاکم برای مدل های صفر بعدی استفاده شده است. مقایسه روش های مختلف مدلسازی انتقال حرارت و انتخاب مدل مناسب تا کنون بدین صورت انجام نشده است. همچنین معرفی روشی نوین برای تعیین کمی زمان شروع احتراق سوخت گاز طبیعی و توسعه ایده بررسی اثر سوخت های ترکیبی بر عملکرد موتورهای اشتعال تراکمی سوخت همگن به وسیله مدلسازی عددی تأثیر ترکیب های مختلف گاز طبیعی بر عملکرد موتور، ارائه رابطه ای بین توان موتور و عدد وب سوخت و همچنین اضافه کردن فرمالدهید به عنوان افزودنی به گاز طبیعی از دیگر نوآوری های این تحقیق به شمار می رود. نتایج نشان می دهد مدل تک ناحیه ای تا حد مناسبی قابلیت پیش بینی روند عملکرد موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن را دارد. این مدل قادر است با دقت مناسبی زمان شروع احتراق را پیش بینی کند. مدل چند ناحیه ای با دقت بسیار مناسبی می تواند روند تغییرات فشار در موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن را تعیین کند. برای مدلسازی انتقال حرارت در این موتورها باید از روش های هوهنبرگ یا آسانیس استفاده نمود. می توان از تغییرات غلظت رادیکال هیدروکسیل به عنوان ابزاری برای تعیین کمی زمان شروع احتراق استفاده کرد. ترکیب گاز طبیعی بر روی عملکرد موتور تأثیر می گذارد. از آنجا که ترکیب های گاز طبیعی با محتوای اتان و پروپان بیشتر، زودتر محترق می شوند، مقدار بیشینه فشار برای آنها بیشتر خواهد بود. افزودن فرمالدهید به سوخت گاز طبیعی با تغییر زمان شروع احتراق سبب تغییر محدوده عملکردی آن می شود به گونه ای که می توان در دماهای ورودی پایین تر نیز به عملکرد مطلوبی رسید. در شرایطی که برای احتراق متان خالص مهیا نیست و سوخت متان خالص محترق نمی شود، با اضافه نمودن مقداری دی متیل اتر به ترکیب سوخت، می توان احتراق را تشکیل داد. با بیشتر نمودن کسر حجمی دی متیل اتر، هر چند تغییر چندانی در زمان شروع احتراق روی نمی دهد اما بیشینه فشار درون سیلندر افزایش چشمگیری می یابد. افزایش فشار ناشی از افزایش کسر حجمی دی متیل اتر به طور مستقیم منجر به افزایش کار و توان موتور می شود. نرخ بالای احتراق هیدروژن سبب می شود تا علاوه بر احتراق بسیار سریع و نرخ بالای افزایش فشار، دمای بسیار زیادی نیز در داخل سیلندر بوجود آید اما برای کنترل فاز احتراق و رسیدن به روند مطلوب تغییرات فشار می توان از هیدروژن استفاده نمود.

در موتورهای احتراق داخلی متداول چندراهه خروجی قطعه ای جدا و از جنس چدن یا فولاد است، که البته برای افزودن مقاومت حرارتی آن از آلیاژهای گران قیمتی استفاده می گردد. در چندراهه خروجی یکپارچه با بستار ، چندراهه خروجی به صورت یک تکه با بستار ریخته می گردد، در نتیجه تغییر جنس آن به آلومینیوم صورت می گیرد، که البته خنک کاری چندراهه خروجی آلومینیومی، حفاظ حرارتی لازم را ایجاد می نماید. ورود شار حرارتی بیشتر به بدنه و سامانه خنک کاری در موتور یکپارچه اجتناب ناپذیر است، اما هر کدام را می توان به طور مناسب مهار نمود. یکپارچه سازی چندراهه خروجی مزایای فوق العاده ای دارد از جمله کاهش 40 درصدی هزینه تولید بستار، کاهش وزن، حجم، مصرف سوخت و آلودگی، عملکرد بهتر واکنشگر و کاهش زمان فعال سازی آن در راه اندازی سرد و گرم شدن سریع تر موتور. در این طرح ضمن طراحی یک بستار جدید و المان بندی اجزاء آن تحلیل های مورد نیاز از جمله تحلیل تبادل گاز در چندراهه خروجی، تحلیل سیالاتی مسیر خنک کاری و تحلیل حرارتی موتور جدید انجام شده است. ضمن انجام همین عملیات در موتور فعلی و مقایسه دو حالت استاندارد و یکپارچه، از تأثیر چندراهه خروجی یکپارچه با بستار در قسمت های مختلف اطلاعات لازم کسب شده است. در این طرح عواملی از جمله کاهش دمای دیواره داخلی چندراهه خروجی، کاهش ضریب انتقال حرارت در مسیر خنک کاری، کاهش بازده تنفسی چندراهه خروجی، افزایش شار حرارتی به سیال خنک کننده و دبی جرمی اصلاح شده پمپ آب در حالت یکپارچه بررسی خواهد شد.

این پایان نامه با هدف بررسی و شبیه سازی یک سیستم آب شیرین کن جذبی که انرژی مورد نیاز خود را از یک پمپ حرارتی زمین گرمایی تامین کند انجام گردید و در این راستا روشی جدید برای محاسبه طول بهینه مبدل زمینی ارائه گردید. این روش مبتنی بر حداقل سازی تولید انتروپی در مبدل می باشد و به کمک آن می توان طول و قطر بهینه را محاسبه نمود. با استفاده از این روش یک سیستم آب شیرین کن جذبی با فرضیات مشخص جهت طراحی در منطقه گنو استان هرمزگان که دارای چشمه آب گرم طبیعی بوده و از لحاظ شرایط جغرافیایی و آب و هوایی کاملا مناسب می باشد مورد بررسی قرارگرفت و پارامترهای مورد نیاز طراحی گردید.

در این پایان نامه، یک کد شبه بعدی جهت بررسی تأثیر پارامترهای عملکردی و طراحی بر احتراق hcci در طی یک سیکل کامل موتور، توسعه داده شده است. مراحل تبادل گازها و معادلات حاکم بر جریان سیال در تمام مراحل به صورت شبیه بعدی در نظر گرفته شده است. جهت مدل انتقال حرارت از مدل k-? و برای مدل سازی مرحله احتراق از روابط و کتابخانه چمکین استفاده شده است. سوخت مورد استفاده در این شبیه سازی گاز طبیعی فشرده cng است که برای بررسی آن از مکانیزم شیمیایی مفصل که شامل 310 گونه و 1701 واکنش است، استفاده شده که توانایی بررسی میزان nox تولیدی را نیز دارد. از آنجایی که کد صفر بعدی است می توان از آن برای بررسی سوخت های گوناگون با مکانیزم مفصل، بدون داشتن نگرانی از سرعت شبیه سازی استفاده کرد. در ادامه به بررسی تأثیر پارامترهای عملکردی و طراحی بر احتراق hcci بر روی موتور ولوو td100 با سوخت گاز پرداخته و نتایج همراه با نمودارهای مربوطه آورده شده است. از نتایج بدست آمده برای طراحی سیستم کنترل الکتریکی موتور می توان استفاده کرد و با استفاده از این شبیه سازی می توان یک احتراق پایدار در محدوده وسیعی از شرایط عملکردی طراحی کرد.

امروزه یکی از متداول ترین راه های بهبود مشخصه های موتورهای احتراق داخلی، استفاده از سامانه های عملکرد متغیر دریچه هاست. در میان این سامانه ها، سامانه زمان بندی متغیر پیوسته دریچه ها، به دلیل سهولت به کارگیری در موتور، و نیز امکان بهبود قابل توجه شاخص های عملکردی، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پایان نامه به بررسی اثرات به کارگیری این سامانه در حالات مختلف از نظر نحوه قرارگیری بر روی میل بادامک های ورودی و یا خروجی برای خانواده موتورهای ملی یعنی موتور پرخورانی شده و موتور تنفس طبیعی پرداخته شده است. شبیه سازی موتور پرخوران در دو حالت گاز و بنزین سوز و شبیه سازی موتور تنفس طبیعی در حالت بنزین سوز انجام پذیرفته است. به منظور صحه گذاری نتایج شبیه سازی، آزمونی نیز بر روی موتور پرخوران ملی در دو حالت گاز و بنزین سوز انجام پذیرفته است که مطابق شبیه سازی، حاکی از بهبود بسیار چشمگیر گشتاور موتور در حالت تمام بار در دورهای کم دارد. همچنین برای موتور تنفس طبیعی در حالت تمام بار استفاده از دو عملگر زبمپ و اثر استفاده سامانه مذکور در چرخه رانندگی اروپایی، همچنین ترکیب اثر به کارگیری سامانه گشودگی متغیر دریچه ها به کمک تعویض بادامک دو مرحله ای، به همراه سامانه زمان بندی متغیر پیوسته، بر روی میل بادامک هوا در نقاط کاری چرخه رانندگی اروپایی بر مصرف سوخت موتور، دیگر مواردی است که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند.نتایج آزمون حاکی از بهبود قابل توجه 10-40درصدی گشتاور موتور در حالت تمام بار برای موتور پرخوران و کاهش 6درصدی مصرف سوخت در چرخه رانندگی موتور تنفس طبیعی را دارد.

در این تحلیل از روش ضریب انتقال حرارتی پایه برای حل مسئله استفاده شده است

تحلیل مدار روانکاری ، یکی از فرآیندهای جدایی ناپذیر طراحی موتورهای احتراق داخلی است . با پیشرفت فناوری و همزمان با طراحی موتورهای پیشرفته و مدرن ، سرعت نسبی و بار وارد بر قطعات درونی موتورها که باید توسط روغن ، روانکاری شوند افزایش یافته است . رقابت شدید شرکت های طراح و سازنده موتورهای احتراق داخلی ، باعث شده که مهمترین هدف طراحان ، طراحی خانواده موتوری با کمترین تلفات اصطکاکی ممکنه باشد . استفاده از نرم افزارهای رایانه ای در شبیه سازی فرآیند های موتور و کاربرد آنها در بهینه سازی طراحی ، تاثیر چشمگیری بر مدت زمان طراحی گذاشته است. یکی از سامانه های جدایی ناپذیر موتور ، سامانه روانکاری آن است . این سامانه یک شبکه هیدرولیکی از روغن را در موتور شامل می شود که وظیفه تامین روغن بخش های مختلف موتور را بر عهده دارد .طراحی مدار روانکاری برای موتورهای مدرن که از سامانه های جدیدی بهره می برند و این سامانه ها اکثرا تحت فشار روغن عمل می کنند ، اهمیت استفاده از نرم افزار شبیه ساز جریان را دو چندان می کند . با توجه به اینکه نسبت قطر به طول مجاری روغن در تمامی بخش های مدار روانکاری بسیار کوچک است ، تحلیل یک بعدی جریان نیاز طراح را برآورده خواهد کرد . با با بررسی مقالات و پروژه های انجام گرفته در زمینه روانکاری [16-23] ، میتوان پی برد که در زمینه شبیه سازی جریان سیال در حالت غیر پایا کار آنچنانی صورت نگرفته است و انجام پروژه ای در این زمینه ضروری به نظر می رسید. با انجام این پروژه تصمیم داریم تا به نوعی مدار روانکاری را در حالت شروع به کار موتور ، شبیه سازی کنیم . همانطور که می دانیم در حالت شروع به کار موتور (تقریبا 40 ثانیه اول) ، بسیاری از قطعات متحرک موتور ، روغن لازم برای حرکت بدون نقص خود را ندارند و بسیاری از خرابی قطعات متحرک موتور در این زمان اتفاق می افتد ، لذا رساندن هر چه سریعتر روغن به این قطعات اهمیت زیادی پیدا می کنند . در در این پروژه با بهره گیری از یک نرم افزار شبیه ساز یک بعدی جریان سیال یعنی نرم افزار فلومستر ، سامانه روانکاری موتور اُ-اِچ-وی-جی شبیه سازی شده است.(موتور اُ-اچ-وی-جی ، بر روی اتومبیلهای پیکان ، آر- دی و روآ قرار دارد) در راستای تکمیل این پروژه کارهای زیر صورت گرفته است : • آموزش نرم افزار فلومستر • شناخت تک تک اجزای مدار روانکاری و نحوه کارکرد آنها (حداقل چهار موتور مختلف مورد بررسی قرار گرفت) • معادل سازی تک تک اجزای مدار روانکاری در نرم افزار با استفاده از ابزار در اختیار • وارد کردن اطلاعات مورد نیاز نرم افزار جهت شبیه سازی مدار طراحی شده • یافتن روش تحلیل مناسب برای شرایط در نظر گرفته شده (شرایط گذرا ) در نرم افزار • اجرای مدار طراحی شده به تعداد دفعات زیاد برای یافتن نواقص احتمالی و برطرف نمودن آنها .

به کار گیری سیستم های سرمایش جذب سطحی که توان خود را از حرارت اتلافی از موتورهای احتراق داخلی یا حرارت خورشید دریافت می کنند می تواند به کاهش استفاده از مواد مخرب لایه ازن از جمله ترکیبات کلوروفلوروکربن) (cfc و هیدروکلوروکربن) (hcfc کمک کند. در سال های اخیر این سیستم توجه بسیاری را در زمینه های مختلف به خود جلب کرده است و دلیل آن هم کارکرد بی صدا، دوام بالا، هزینه نگهداری کم و دوستدار محیط زیست بودن آن است. وسائل حمل و نقل سنگین شامل انواع جاده ای، غیر جاده ای و ریلی، بیش از 25 درصد از سوخت مورد استفاده در بخش حمل ونقل را مصرف می کنند [1]. همچنین در یک خودروی دیزل سنگین هنگام حرکت خودرو نیز کمپرسور مکانیکی مربوط به سیستم تهویه مطبوع حدود 12 درصد از توان خروجی موتور را مصرف می کند]2[. بنابراین پتانسیل خوبی برای صرفه جویی در مصرف انرژی در صورت حذف کمپرسور مکانیکی وجود دارد. در مطالعه حاضر سعی شده تا امکان به کارگیری سیستم تبرید جذب سطحی در خودروهای دیزل سنگین بررسی شود. برای این منظور ابتدا زوج های کاری مختلف و سیکل های ترمودینامیکی آنها مورد بررسی قرار گرفت و سپس کربن فعال- آمونیاک به عنوان زوج کاری انتخاب گردید.در ادامه با محاسبه با برودتی مورد نیاز و حرارت در دسترس از اگزوز یک موتور دیزل 350 کیلوواتی مشخص شد که توان حرارتی کافی برای به کارگیری سیستم تبرید جذب سطحی وجود دارد. برای تعیین حرارت در دسترس از اگزوز، با استفاده از نرم افزار gt-power موتور دیزلی با توان 350 کیلووات مدل شد و میزان آنتالپی گازهای خروجی در گشتاورها و دورهای مختلف موتور بدست آمد. در نهایت فاکتور وزن و جانمایی این سیستم نیز در وسائل نقلیه مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های انجام شده در این تحقیق نشان می دهد که به کارگیری این تکنولوژی در وسائل حمل و نقل سنگین امکان پذیر می باشد. هر چند جای کار بسیاری برای بالا بردن راندمان سیستم از طریق افزایش ضریب عملکرد (cop) و به کارگیری مواد جدیدتر ضمن کاهش وزن و ابعاد سیستم وجود دارد.

با توجه به گسترش روزافزون صنعت خودرو، در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در بهینه سازی عملکرد آن صورت گرفته است. مهمترین بخش هر خودرو موتور آن است که امروزه با بکارگیری فناوریهای مختلف سعی در کوچک سازی آن بدون تغییر در توان تولیدی آن دارند. تخمین مناسب انتقال حرارت و توزیع دما در موتور به منظور بررسی تنش های حرارتی امری است ضروری، که اهمیت مدلسازی دقیق راهگاه آب در جهت کاهش بارهای حرارتی تولیدی در موتور را ایجاب می کند. عبور سیال خنک کننده با دمایی کمتر از دمای اشباع سیال در مجاورت دیواره داغ موتور موجب پدیده جوشش می گردد. این پدیده تاثیر بسزایی در روند خنک کاری موتور داشته و اگر بتوان آنرا در محدوده موردنظر کنترل کرد، یقینا تاثیر شگرفی در راندمان، عمر قطعات، تنش های حرارتی و مصرف سوخت موتور خواهد داشت. صرف نظر از این پدیده در روند مدلسازی بدلیل پیچیدگیهای حاکم بر آن موجب ایجاد خطا در محاسبه ضریب انتقال حرارت دیواره می گردد. از این رو در این تحقیق تلاش کرده ایم تا با شبیه سازی شرایط عملکرد موتور ef7 tc در حالت تمام بار از مدلهای تجربی برای شبیه سازی انتقال حرارت با در نظرگرفتن اثرات جوشش در راهگاه آب استفاده کنیم. ابتدا از نتایج تجربی جوشش مادون سرد داخل مجرای افقی برای اعتبارسنجی نتایج شبیه-سازی مدلهای رایج chen و bdl استفاده می کنیم. نتایج حاصل نشان می دهد که مدل chen تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد، لذا از آن برای شبیه سازی جوشش در راهگاه آب موتور موردنظر استفاده می کنیم. سپس با حل معادلات بقای جرم، بقای مومنتوم و بقای انرژی، کانتورهای فشار، سرعت، ضریب انتقال حرارت (بدون درنظر گرفتن جوشش) و ضریب انتقال حرارت (با درنظرگرفتن جوشش) بدست می-آید. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی حاکی از آنست که ضریب انتقال حرارت سمت سیال با در نظرگرفتن جوشش در نقاط بحرانی موتور بشدت افزایش می یابد. همچنین در پایان اثر باز و بسته کردن روزنه های واشر سرسیلندر بر توزیع سرعت در نقاط حساس سرسیلندر نیز بررسی شده است. نتایج این تحلیل بوضوح نشان می دهد که این روش نمی تواند راه حل مناسبی در جهت بهبود سرعت در نقاط حساس سرسیلندر باشد.

سیال پایه مورد استفاده در این کار آب و از اکسید آلومینیوم به عنوان نانوذرات استفاده شده است. در کار حاضر اثر کسر حجمی نانوذرات و نسبت منظری بر جریان و انتقال حرارت جابجایی ترکیبی و اجباری در جریان مغشوش، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیر قطر متوسط نانوذرات بر روی پارامترهای حرارتی و هیدرودینامیکی مطالعه و نتایج آن تحلیل و بررسی گردیده است. نتایج بی بعد نشان می دهد که با افزیش کسر حجمی نانوذرات در اعداد رینولدز و ریچاردسون ثابت در انتقال حرارت جابجایی اجباری و ترکیبی، مقدار عدد ناسلت افزایش می یابد ولی ضریب اصطکاک متوسط سطحی دچار تغییر محسوسی نمی‏شود.

خنک کاری دقیق که امروزه بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است، شامل روش های مختلفی است. یکی از موثرترین این روش ها خنک کاری با استفاده از جوشش هسته ای است. این روش خنک کاری با داشتن مزایای چون کاهش کار پمپ آب، آلاینده ها، حجم موتور و مصرف سوخت و افزایش بازده ارزش سرمایه گذاری و تحقیق بیشتر را دارد. در این پایان نامه سه روش رایجی که تاکنون برای محاسبه انتقال حرارت پیشنهاد شده و کارهای بسیاری روی آنها انجام شده، مورد بررسی قرار گرفته است. این سه روش به نام های rohsenow، chen و bdl شناخته شده هستند. به منظور انتخاب بهترین روش مجرایی افقی در نظر گرفته شده و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی روی آن انجام گرفت. توزیع شار انتقال حرارت کل، شامل انتقال حرارت جابه جایی و انتقال حرارت جوششی، بدست آمد. سه روش به طور مجزا اعمال شد. میزان انتقال حرارت از سه روش و داده های تجربی موجود در معرض مقایسه قرار گرفت و از متدی برای محاسبه خطای آن استفاده شد تا بتوان موثرترین روش را شناسایی کرد. در این میان روش chen به عنوان موثرترین روش انتخاب شد. از موتور ef7 به عنوان شاهدی بر این ادعا که خنک کاری با استفاده از جوشش هسته ای می تواند موجب بهبود خنک کاری شود، استفاده شده و مدل موتور مورد تحلیل قرار گرفت تا شار حرارت در مجراهای خنک کاری بدست آید. نتایج حاصله افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت را نشان داد و همچنین افزایش ضریب انتقال حرارت در مناطقی که دارای دمای بالاتری نسبت به سایر مناطق هستند. برای برداشتن گامی به سوی آینده در نهایت به منظور شناسایی جوشش و شروع آن تحلیلی روی پارامترهای فیزیکی موجود انجام شد تا یکی از پارامترها به عنوان عاملی برای شناسایی شروع جوشش یافت شود.

امروزه دستیابی به سوخت های پاک با کارآیی مناسب به منظور کنترل آلاینده های زیست محیطی بویژه دی اکسید کربن و همچنین دفع بهینه این آلاینده از دغدغه های اصلی دولت هاست. از اینرو در این پایان نامه بررسی امکان جذب دی اکسید کربن به عنوان یکی از آلاینده های اصلی زیست محیطی از جریان گازهای خروجی فرایند و دستگاهها (در یک واحد تولید متانول) و بازگرداندن آن در چرخه تولید به منظور افزایش تولید سوخت های پاک از جمله دی متیل اتر که بر پایه متانول تولید میشود انجام پذیرفته است. این فرایند با قراردادن برجهای جذب و دفع دی اکسید کربن در محل خروج مجموعه جریان گازهای خروجی از یک واحد متانولی 660 هزارتنی (سالیانه) صورت پذیرفته است. مکانیزم فعالیت برجهای یاد شده از طریق مجاورت با حلال مونو اتانول آمین به عنوان جاذب دی اکسید کربن با تزریق از قسمت بالای برج و ورود جریان گازهای خارج شونده از قسمت پایین برج خواهد بود.