شبیه‌سازی احتراق HCCI و آلاینده‌های آن با استفاده از شبیه‌سازی چندمنطقه‌ای

هدف از مطالعه حاضر، توسعه شبیه‌سازی چندمنطقه‌ای برای عملکرد و آلاینده‌های موتورهای HCCI است. شبیه‌سازی شامل منطقه هسته، منطقه لایه مرزی، مناطق میانی (مناطقی بین دو منطقه هسته و لایه مرزی) و منطقه درزها است. حجم منطقه هسته، مناطق میانی و لایه‌های مرزی با زمان تغییر می‌یابد ولی حجم منطقه درزها همواره ثابت و برابر 3 درصد حجم فضای مرده است. برای افزایش دقت شبیه‌سازی در پیش‌بینی عملکرد موتور انتقال حرارت هدایتی بین مناطق مجاور درنظر گرفته شده است. تبادل انرژی بین لایه مرزی و دیواره‌های محفظه احتراق نیز از طریق انتقال حرارت جابه‌جایی صورت می‌گیرد. علاوه بر انتقال حرارت هدایتی، انتقال انرژی بین مناطق مجاور با انتقال جرم بین آنها صورت می‌گیرد. در حالت توسعه یافته برای شبیه‌سازی فرایند احتراق از سازوکارهای سینتیک شیمیایی مناسب سوخت استفاده شده است. برای محاسبه دقیق دما، فشار و ترکیب گازهای داخل استوانه در لحظه بسته شدن دریچه ورودی، از فرض تک‌منطقه‌ای برای شبیه‌سازی عملکرد موتور در حین فرایندهای تبادل گاز استفاده شده است. شبیه‌سازی با داده‌های تجربی احتراق HCCI هپتان نرمال و متان صحت سنجی شد. نتایج نشان می‌دهند که شبیه‌سازی دارای دقت مناسبی در پیش‌بینی آلاینده‌ها و فشار داخل محفظه احتراق است. بیشینه خطای شبیه‌سازی در پیش‌بینی CO برابر با 1.78 درصد و در پیش‌بینی UHC برابر با 12.86 درصد است.