توسعه الگوی مناسب انتقال حرارت برای بررسی احتراق چند منطقه ای hcii

در طی دو دهه اخیر، احتراق از نوع اشتعال تراکمی مخلوط همگن،hcci ، خود را به عنوان یک روش شناخته شده و کاربردی برای انواع مختلف موتورهای احتراق داخلی، چه از نوع ساکن و چه از نوع متحرک نشان داده است. نتایج حاصل از این نوع احتراق در موتورها نشان می دهند که آنها با استفاده از این نوع احتراق دارای پتانسیل بزرگی برای کاهش آلاینده ها هستند و همچنین می توانند مصرف سوخت را به میزان 10 الی 20 درصد نسبت به موتورهای اشتعال جرقه ای کاهش دهند. hcciبه صورت فرآیندی تعریف می شود که در آن مخلوط همگن سوخت و هوا، رقیق شده با هوا و محصولات احتراق، تحت شرایط مذکور متراکم شده و خود اشتعالی در انتهای کورس تراکم صورت می گیرد و به دنبال آن فرآیند احتراق بوقوع می پیوندد. این کار در راستای بررسی عددی این فرآیند تعریف شده است که هدف اصلی آن توسعه یک مدل ریاضی می باشد که بتواند الگوهای مناسب فرآیند انتقال حرارت را بکار گیرد. در کار حاضر به منظور در نظر گرفتن ناهمگنی بار درون سیلندر در موتورهای احتراق داخلی، از مدل چند منطقه ای (multi zone) استفاده شده است. پیکربندی مورد استفاده، یک پیکربندی 6 منطقه ای از نوع تو در تو می باشد. از آن جا که مدل احتراق مورد بررسی، مدل چند منطقه ای است لذا انتقال حرارت به صورت های: هدایت مابین مناطق، تشعشع از مناطق مختلف به دیواره ها و جابجایی از ناحیه مرزی نزدیک دیواره به دیواره وجود دارد. سوخت مورد بررسی در این مطالعه متان بوده است. در این کار از روابط مناسب مربوط به ضرایب تشعشع و جذب گونه های گازی حاضر درمحفظه احتراق استفاده شده و به معادلات انتقال حرارت تشعشعی ما بین مناطق اعمال گردیده و نهایتا به زبان برنامه نویسی فرترن تبدیل شده است. کد حاصل، سپس به یک کد جامع احتراق hcci، اعمال شده و نتایج حاصل از آن در سه حالت متفاوت از شرایط عملکردی موتور حاصل شده اند. برای صحه گذاری بر این الگوی انتقال حرارت از معیار تطابق فشار پیش بینی شده توسط مدل با داده های فشار اندازه گیری شده از طریق آزمایش استفاده شده است که تطابق بسیار خوبی را با یکدیگر نشان می دهند; علاوه براین نتایج بدست آمده از مدلی که انتقال حرارت تشعشعی را در نظرگرفته بود و مدلی که تاثیر آن را لحاظ ننموده بود با یکدیگر مقایسه شده اند. از این نتایج روشن است که انتقال حرارت تشعشعی در مرحله اصلی احتراق به دلیل افزایش قابل ملاحظه دما به میزان زیادی افزایش می یابد در حالی که در خارج از این محدوده به شدت دچار کاهش می شود و در نتیجه در کل چرخه کاری موتور تاثیر اندکی دارد. همچنین در مورد تاثیرات هر یک از گونه های گازی موجود در محفظه احتراق در انتقال حرارت تشعشعی بحث شده است.