شبیه سازی احتراق مخلوط بنزین و اتانول در موتور اشتعال جرقه ای به کمک مدل kiva-chemkin جهت پیش بینی عملکرد و تخمین آلاینده ها

هدف از رساله حاضر بررسی شبیه سازی احتراق مخلوط اتانول و بنزین در موتور اشتعال جرقه ای می باشد. بدین منظور برای شبیه سازی پاشش سوخت و جریان موجود در سیلندر موتور از کد kiva-4 استفاده گردید و با ادغام این کد با نرم افزار chemkin شبیه سازی احتراق بهبود یافت. ضمنا برای درنظر گرفتن تأثیر اختلاط و آشفتگی از رابطه ای استفاده شده است که تولید گونه های حاصل از احتراق را به کمک مقیاسهای زمانی سینتیکی و آشفتگی اصلاح می کند. برای صحه گذاری شبیه سازی پاشش توسط کد kiva-chemkin داده های آزمایشگاهی نفوذ پاشش در یک محفظه بسته با نتایج شبیه سازی مقایسه شد و مقایسه آنها نشان از توانایی مناسب شبیه سازی پاشش در کد را داشت. همچنین برای صحه گذاری شبیه سازی احتراق، نتایج حاصل از اکسیداسیون مخلوط اتانول، تولوئن، ایزواکتان و هگزن در یک محفظه jsr با داده های آزمایشگاهی مقایسه گردید که انطباق مناسبی با هم داشتند. درنهایت برای صحه گذاری احتراق در موتور اشتعال جرقه ای، موتور xu7 با بنزین خالص و مخلوط بنزین و اتانول مورد تست قرار گرفت که انطباق خوبی بین داده های آزمایشگاهی حاصل و نتایج شبیه سازی وجود داشت. بعد از اطمینان از صحت کد مورد استفاده، جهت بررسی تأثیر اختلاط اتانول و بنزین بر کارایی و آلایندگی موتور اشتعال جرقه ای، موتور xu7 در شرایط عملکردی مشابه با حالتی که سوخت آن بنزین است، در حالت پربار و با سرعتهای 2000، 2500 و 3000 دور بر دقیقه و با درصد اختلاط صفر تا سی درصد حجمی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش درصد اتانول در سوخت فشارداخل سیلندر، نرخ حرارت آزاد شده و توان موتور به دلیل افزایش بازده حجمی و نزدیک شدن نسبت هم ارزی به حالت استوکیومتریک افزایش می یابد. اما درصورتی که درصد اختلاط بیش از 15درصد حجمی شود، تأثیر ارزش حرارتی کمتر اتانول نسبت به بنزین به افزایش بازده حجمی و کاهش نسبت هم ارزی غالب شده و توان موتور کاهش می یابد.در ارتباط با آلایندگی موتور با افزایش درصد اختلاط اتانول، میزان غلظت co، hc و nox خروجی از موتور کاهش می یابد. دلیل این کاهش را می توان در کاهش دمای سیلندر بخاطر گرمای تبخیر بالای اتانول و همچنین احتراق نزدیک به حالت استوکیومتریک دانست. درنهایت با توجه به نتایج بدست آمده از شبیه سازی احتراق موتور xu7 با مخلوط اتانول و بنزین، درصد بهینه اختلاط در شرایط مورد مطالعه برای این موتور را می توان 15درصد حجمی درنظر گرفت.