چکیده: مصرف سوخت های فسیلی و افزایش گازهای گلخانه ای از یک سو و آلایندگی خروجی از موتورهای احتراق داخلی از سوی دیگر سبب شده است که کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندگی از جمله اهداف اصلی در طراحی هر خودرو محسوب شود. استفاده از موتورهای دیزل در خودروهای سواری به سبب بازده بهتر و در نتیجه مصرف سوخت کمتر مورد توجه زیادی قرار گرفته است به گونه ای که امروزه خودروهای سواری دارای موتور دیزل در اروپا در حدود 50% از بازار خودرو را به خود اختصاص داده اند. بنابراین کاهش آلایندگی خروجی از این موتورهای اهمیت زیادی یافته است. با توجه به آغاز طراحی موتورهای دیزل سواری در ایران، هدف این پایان نامه شبیه سازی عملکرد مجموعه های کاهنده آلایندگی در این گونه موتورها انتخاب شده است. در موتورهای دیزل دوده و اکسیدهای نیتروژن دو آلایندگی اصلی خروجی از موتور را تشکیل می دهند و به صورت معمول در طراحی کاهش یکی منجر به افزایش مقدار دیگری خواهد شد. در قسمت اول این مجموعه پس از شرح مختصری از چگونگی تشکیل آلایندگی در موتورهای دیزل، تأثیر شیوه های درونی کاهش آلاینگی به صورت تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به لزوم بکارگیری مجموعه های کاهنده آلایندگی در رسیدن به استانداردهای سختگیرانه امروزی قسمت عمده این پایان نامه به این مجموعه ها اختصاص دارد. پس از معرفی اجمالی قسمت های مختلف مجموعه های کاهنده آلایندگی شبیه سازی کاتالیست های denox مورد توجه قرار گرفته است. علت مورد توجه قرار گرفتن کاتالیست denox، توانایی حذف فیزیکی قسمت عمده ذرات معلق خروجی از موتور با استفاده از فیلترهای بازآوری پیوسته است در حالی که کاهش آلایندگی nox در موتورهای دیزل سخت تر است. شبیه سازی کاتالیست در ابتدا با استفاده از نتایج یک مقاله صحه گذاری شده و سپس با استفاده از نتایج تجربی، برای دستیابی به شرایط مناسب عملکرد مجموعه های کاتالیستی و قرار دادن نتایج در مدل ساخته شده، کاتالیست مناسب برای این موتور پیشنهاد داده خواهد شد.

یکی از موارد بازیابی انرژی، استفاده از حرارت گاز خروجی از توربین گاز میباشد. تجهیزی که بازیابی حرارتی را در این کاربردها انجام میدهد، بویلر بازیاب حرارت نام دارد. افت فشار گاز داغ عبوری از بویلر بازیاب سبب افت قدرت در توربین گاز میشود. لذا در این مطالعه پارامترهای طراحی بویلر بازیاب، از جمله پارامترهای ترمودینامیکی و هندسی، به عنوان پارامترهای تصمیم، با هدف افزایش قدرت توربین گاز در سیکل ترکیبی، بهینه شده اند. در این تحقیق، برای بررسی تاثیر بهینه سازی بر روی عملکرد بویلر بازیاب، مقایسه ای بین میزان حرارت تبادل شده، سطح انتقال حرارت مورد نیاز و بازده ی اکسرژی بویلر بازیاب در دو حالت پایه و بهینه ی طراحی، انجام شده است.

قوانین کاهش آلاینده های موتور لازم می دارد که مقدار ناکس، هیدروکربنهای نسوخته، مونوکسید کربن بطور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا کند. مشخصه موتورهای احتراق داخلی آینده میزان آلایندگی بسیار کم و نزدیک به صفر به ( آلاینده های گازی و ذرات معلق) همراه با کمترین مقدار مصرف سوخت ممکن، تحت تمام شرایط کارکرد موتور است. یک موتور احتراق داخلی (بخصوص برای کاربرد در خودروها) باید بتواند در محدوده وسیعی از بارها و سرعتها کار کند. از آنجا که راهکار کلیدی ممکن برای کاهش آلاینده های موتور استفاده از احتراق همگن است از این رو روشهایی جستجو می شود که بتواند این هدف را ممکن سازد. یک راه عملی برای احتراق همگن در موتورهای احتراق داخلی استفاده از محیط متخلخل در محفظه احتراق است. در این کار تحقیقی عملکرد یک نوع موتور، که محیط متخلخل در سر سیلندر آن کار گذاشته شده است با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. از آنجا که این تکنولوژی در مراحل ابتدایی شناخت خود می باشد از این رو اثر سه ساختار استوانه ای، مکعب مستطیلی و نیمکره ای برای محیط متخلخل بررسی شده است. اثر پارامترهایی چون زمان پاشش سوخت، مدت زمان پاشش سوخت، دمای اولیه فاز محیط متخلخل، سرعت موتور، ورود مخلوط پیش آمیخته و غیر پیش آمیخته به محفظه محیط متخلخل، محیط متخلخل حلقه ای، درصد تخلخل محیط متخلخل، تغییر مکان محیط متخلخل و ارتفاع محیط متخلخل و اثر مخلوط بسیار رقیق داخل سیلندر و حذف ناحیه چلانش برای پاشش متان بررسی شده است. در بخش انتهایی اثر قطر میانگین حفره ای مختلف برای درصد تخلخل 90 درصد، مقدار جرم سوخت پاشیده شده، دما و فشار اولیه محیط متخلخل برای پاشش سوخت دیزل داخل محفظه محیط متخلخل آورده شده است. از بررسیها این نتیجه حاصل شده که بکارگیری این تکنولوژی برای سوخت مایع نتایج خوبی را جهت کاهش قابل توجه آلاینده ها به همراه دارد.