استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت مکمل گاز طبیعی برای بهبود شرایط احتراقی آن در موتورهای احتراق داخلی

اثرات مخرب آلاینده های موتوری و گازهای گلخانه ای توجه دولتمردان و موتورسازان را به یافتن راه حل های گوناگون برای کاهش آنها جلب کرده است. یکی از این راه ها استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت جایگزین است که تا حد قابل قبولی در دنیا مرسوم و گسترده شده است. ولی همزمان با سخت گیرانه تر شدن روزافزونِ قوانین، از دهه هفتاد میلادی موضوع استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت مکمل گاز طبیعی بصورت جدی موضوع تحقیقات قرار گرفت. در کنار روش های گرانِ تجربی، همواره رویکرد به روش های عددی به تنهایی یا به عنوان مکملی برای روش های تجربی مدّ نظر محققان بوده است. بخصوص با پیشرفت سریع رایانه ها دیگر روش های چند بعدیِ دینامیک سیالاتی با حل عددی معادلات ناویر-استوکس و استفاده از مکانیزم های احتراقیِ دقیق موضوعی محال نبوده و عبور از روش های صفربعدی و شبه ابعادی قدیمی تر ممکن شده است. این تحقیق، مدل سازی چند بعدیِ سیکل باز یک موتور احتراق-جرقه ای با سوخت گاز طبیعی و مکمل هیدروژن است. در این تحقیق از مکانیزم 50 گونه ایِ 309 واکنشی استفاده شده است. مکانیزم در ساختار نرم افزار کِم کین نوشته شده است و در نرم افزار فلوئنت فراخوانی می شود. هندسه سه بعدی موتور تک سیلندر به دو روش، در نرم افزار گَمبیت ناحیه بندی، شبکه بندی و کشیده شده است. یک روش بدلیل پیچیدگی بیشتر تنها برای مدل کردن مکش استفاده شده است که در آن احتراق صورت نمی گیرد و پیچیدگی شبکه بندی تنها عامل افزایش حجم محاسبات است. روش دیگر شبکه بندی که برای سیکلِ کامل شامل احتراق استفاده می شود، دارای شبکه بندی و هندسه ی ساده است و در آن احتراق تنها عاملِ افزایش حجم محاسبات است. هندسه طوری انتخاب شده است که بتوان تا حد امکان آنرا با نتایج تجربی فان هووا ما و همکارانشان صحه گذاری نمود. نتایج این تحقیق اثر هیدروژن و نسبت هوا به سوخت را بر آلاینده ها، راندمان و مدت زمان احتراق نشان می دهد.