شبیه ‏سازی موتور دیزل با استفاده از الگوی چند منطقه‏ای و سینتیک شیمیایی

هدف مطالعه حاضر توسعه یک الگوی چند منطقه‏ای برای شبیه‏سازی عملکرد موتورهای دیزل پاشش مستقیم است. هندسه بندی مناطق الهام گرفته از شکل مخروطی فواره بوده است. برای محاسبه زاویه مخروطی فواره از معادله سایبرز استفاده شده است. برای محاسبه طول منطقه مایع نیز از معادله هیگینز استفاده شده است. برای محاسبه مقدار جرم ورودی به داخل محفظه احتراق از فشار تجربی پشت افشانه استفاده شده است. مقدار جرم ورودی به هر منطقه از افشانه از معادله ارائه شده در مرکز تحقیقات موتور سندیا به دست آمده است. در این الگو از سازوکار سینتیک شیمیایی برای شبیه‏سازی عملکرد موتور دیزل استفاده شده است. بنابراین برای محاسبه نرخ نفوذ ذرات سوخت و هوا در داخل یکدیگر از قانون فیک بهره گرفته شده است. از زیر الگوهای کمکین برای شبیه‏سازی شیمی احتراق استفاده شده است. از سازوکار سینتیک شیمیایی ارائه شده در دانشگاه چالمرز برای شبیه‏سازی شیمی احتراق سوخت دیزل استفاده شده است. این سازوکار دارای 76 گونه و 327 واکنش است. و در آن از 6 واکنش برای شبیه‏سازی تولید دوده و از 14 واکنش برای شبیه‏سازی تولید اکسیدهای نیتروژن استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‏سازی با نتایج تجربی نشان می‏دهد که الگو دارای قابلیت مطلوبی در پیش بینی آلاینده ها و عملکرد موتور است. بیشینه خطای الگو در پیش بینی دوده 20% و در پیش بینی اکسیدهای نیتروژن 15% برآورده شده است.