در این کار شبیه سازی کامپیوتری دانه بندی درشت آب محدود شده در فضای نانومتری را انجام می دهیم. برای انجام این شبیه سازی از مدل معرفی شده توسط riniker و van gunsteren استفاده می کنیم. در مدل دانه بندی درشت معرفی شده توسط riniker و van gunsteren برای مطالعه آب، 5 ملکول آب را در یک گوی قرار می دهند. این مدل ترسیم را برای شبیه سازی دانه بندی درشت آب بین صفحات گرافین به کار برده ایم. این مدل جدید دانه بندی درشت قادر به پیشگویی خوب خصوصیات ساختاری آب در حالت محدود شده در فضای نانومتری در مقایسه با خصوصیات ساختاری آب توده می باشد. پتانسیل بین گوی های آب را با استفاده از روش تکرار معکوس بولتزمن از شبیه سازی هدف استخراج می کنیم. این روند با ایجاد انطباق بین توابع توزیع شعاعی و پروفیل چگالی آب در حالت محدود شده با توابع توزیع های هدف معادل انجام می شود. این مدل شبیه سازی را برای تعدادی سیستم های آب محدود شده با اندازه های مختلف حفره (فاصله بین سطوح) در شرایط همدمایی با دمای ثابت استفاده کرده ایم. این مدل پیشگویی خوبی را برای لایه های آب در تماس با سطوح نمایش می دهد. نیروی حلال پوشی بدست آمده بطور کامل در توافق با مدل هدف می باشد. همانطور که انتظار می رود مدل دانه بندی درشت دارای دینامیک سریع تری نسبت به مدل هدف می باشد. از این مدل برای مقایسه دینامیک آب محدود شده در فضای نانومتری با آب توده استفاده شده که با محاسبه ضریب نفوذ موازی و زمان آسایش تماس با سطوح انجام می شود. نتایج حاصل شده از شبیه سازی نشان می دهند که ضریب نفوذ گوی های آب در مجاورت صفحات بسیار آهسته تر از گوی های آب توده می باشد.

موتورهای گازسوز که دارای بازده بیشتری در زمینه تولید توان الکتریکی نسبت به توربین گاز می باشند تقاضای بیشتری برای استفاده در تولید توان و بازیابی توان دارند. سازندگان موتور به دنبال پیشرفت موتور گازسوز بزرگ بوده و به مدلهایی که خروجی آنها در حد موتور دیزل بالاست، جنبه تجاری داده اند. به هرحال، راندمان تولیدی این موتورها نسبت به موتور دیزل پایه کم می باشد. نیاز برای یک تکنولوژی احتراق موثر قابل قبول برای مخلوط گاز بسیار رقیق که تقاضا برای بازده بالا، خروجی بالا وآلاینده های کم را برآورده کند، در موتور گاز سوز احساس می شود کهس یک راه برای احتراق مخلوط های رقیق استفاده از پیش محفظه احتراق می باشد. در این پروژه، مدل سازی cfd احتراق یک موتور 12سیلندری بدون پیش محفظه (اشتعال مستقیم) و مدل پیش-محفظه دار با قطر سیلندر 150 میلیمتر و طول مسیر 180 میلیمتر به کمک نرم افزار fire انجام شده است. از اینرو، بررسی پارامتری هندسه پیش محفظه شامل بررسی تعداد، جهت گیری و قطر روزنه های نازل و حجم پیش محفظه احتراق می باشد. درنهایت حجم پیش محفظه متناظر با 9/2% از حجم تراکم، تعداد 4 روزنه با قطر 35/2 میلیمتر (مساحت 385/17 میلیمتر مربع) و جهت گیری 75 درجه به عنوان هندسه بهینه برای پیش محفظه انتخاب شدند.

راه حل های مختلفی برای بهبود فرآیند احتراق و کاهش آلاینده ها در موتورهای درونسوز، بدون نیاز به تغییرات زیاد در طراحی این نوع موتورها پیشنهاد شده است. در میان راه حل های پیشنهاد شده، استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت جایگزین برای گازوئیل، به علت ماهیت احتراقی پاکتر و قیمت ارزانتر، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از معمول ترین این موتورها که از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می کند، موتور دوگانه سوز است که فرصت جایگزینی سوخت های مایع را با گاز طبیعی یا دیگر سوخت های گازی، به دلیل ماهیت احتراقی تمییزتر و کاهش مقدار آلاینده هایی نظیر اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق فراهم آورده است. چون موتور پایه دیزل با تبدیل شدن به دوگانه سوز با افت توان، احتمال وقوع کوبش و همچنین افزایش آلاینده هایی مثل هیدروکربن های نسوخته و منوکسیدکربن مواجه می شود، راهکارهایی که به افزایش توان و بازده موتور دوگانه سوز، جلوگیری از کوبش و کاهش آلاینده ها منجر می شود بررسی شده اند. در این تحقیق از موتور ملی دوگانه سوز د87 برای آزمایش و شبیه سازی های عددی استفاده شده است. با توجه به اینکه شرکت دیزل سنگین ایران در حال طراحی و توسعه خانواده موتور ملی سنگین بوده است لذا این رساله در همین راستا تعریف شده است و اتاق آزمون توسعه ای این طرح و موتور ملی دوگانه سوز د87 برای آزمایش در اختیار این کار پژوهشی قرار گرفت. موتور مورد نظر پس از همبندی، در اتاق آزمون نصب و راه اندازی شد و آزمونهای مختلف عملکردی بر روی آن انجام شد. همچنین تأثیر مهمترین عوامل بر احتراق موتور دوگانه سوز شامل تنظیم مقدار سوخت آتشزنه و زمانبندی پاشش آن، تعداد سوراخ افشانه، بازخورانی دود خروجی، مقدار حرکت گردبادی در راستای محور افقی و عمودی و افزودن هیدروژن به گاز طبیعی به صورت عددی و به روش cfd با استفاده از برنامه سه بعدی fire و با موازی سازی با نرم افزار gt-power بررسی و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. نتایج نشان می دهد با توجه به ماهیت احتراق، با پیش انداختن زمان پاشش و افزایش مقدار سوخت آتشزنه، با استفاده از افشانه 8 سوراخه در این موتور، عملکرد و توان موتور بهبود و آلاینده ها کاهش می یابد. در حالی که تغییر شکل کاسه سنبه تأثیر چندانی بر عملکرد این موتور نداشته است ولی تغییر شکل راهگاه ورودی، بهبود جزئی عملکرد موتور و کاهش آلاینده ها را نشان می دهد ولی با توجه به هزینه زیاد طراحی و ساخت، تغییر آن توصیه نمی شود. همچنین بازخورانی گازهای خروجی سبب کاهش آلاینده nox می شود. افزودن هیدروژن تا 20% سبب بهبود فرآیند احتراق و افزایش سرعت آن می شود و در نتیجه، بیشینه توان افزایش خوبی می یابد و این در حالی است که با افزودن بیشتر هیدروژن (بیش از 20%)، به علت رقیق شدن مخلوط و تأثیر آن بر سرعت شعله و همچنین بروز احتراق غیرعادی، عملکرد موتور تحت تأثیر منفی قرار می گیرد و بازده حرارتی کاهش می یابد.

چکیده ندارد.