بررسی پدیده کوبش در موتورهای اشتعال جرقه ای هیدروژن سوز

سوخت هیدروژن بعنوان منبعی تجدیدپذیر، با آلایندگی کم و ویژگیهای مناسب تر از سوختهای فسیلی در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته است. نرخ سریع آزادسازی حرارت و پیشروی شعله ، عدد اکتان بالا و همچنین فشار بالای ناشی از احتراق هیدرژن سبب افزایش کارایی و بازده موتور هیدروژنی در مقایسه با موتور بنزینی می شود. از طرف دیگر دمای خوداشتعالی بالا، تاخیر در اشتعال کم و سرعت شعله بالا، تمایل هیدروژن به ضربه را کمتر از بنزین کرده و باعث شده سوخت هیدروژن یک خاصیت ضد کوبش بالایی را از خود نشان دهد . به احتراق خود به خودی مخلوط سوخت و هوای نسوخته قبل از آنکه شعله به آن برسد کوبش می گویند که پدیده ای مخرب می باشد و سبب کاهش کارایی موتور می شود. با توجه به اهمیت موضوع ذکر شده، در تحقیق حاضر، شبیه سازی وقوع پدیده کوبش در یک موتور اشتعال جرقه ای با سوخت هیدروژن بررسی شده است. مدلسازی با استفاده از روش شبه بعدی دو ناحیه ای صورت گرفته است. در این مدل فرض می شود مخلوط داخل سیلندر همگن بوده و در مرحله احتراق توسط جبهه شعله به دو ناحیه سوخته و نسوخته تقسیم می شود. به منظور تخمین نرخ سوختن از یک مدل سرعت شعله آشفته استفاده شده و سینتیک شیمیایی سوختن هیدروژن نیز توسط مکانیزمی شامل 9 گونه شیمیایی و 25 واکنش تعادلی مدلسازی شده است. به منظور پیش بینی پدیده کوبش از معیار مشخصه کوبش استفاده شده و کدی کامپیوتری نیز توسعه یافته است. در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف بر کوبش مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات دیگر در این زمینه مقایسه و صحت آنها مورد پذیرش قرار گرفته است.