تحلیل انتقال گرما در چندراهة خروج دود موتور احتراق داخلی تراکمی

کارایی چندراهة خروج دود یک موتور احتراق داخلی تراکمی تحت تاثیر متغیرهای هندسی آن و متغیرهای جریان دود درون آن می باشد. در این پژوهش، ابتدا هندسة چندراهة خروج دود با خم 90درجه در مجراهای آن مدل سازی می شود. سپس تاثیر قطر مخزن آرامش و مجراها بر مشخصه های جریان و انتقال گرما در چندراهة خروج دود شبیه سازی عددی می گردد. شبیه سازی ها به روش المان محدود با نرم افزار comsol انجام می شود. بدین منظور پس از تولید شبکة مناسب با تعداد المان های کافی و با پراکندگی مناسب آنها در مدل، گسسته سازی معادلات ناویراستوکس و انتقال گرما با دقت مرتبة دوم انجام می گردد. چون جریان دود درون چندراهة خروج دود آشفته می باشد، از مدل آشفتگی kε استاندارد استفاده می شود. پس از اعتبارسنجی شبیه سازی ها با مقایسة نتایج با اطلاعات آزمایشگاهی موجود در ادبیات فن، نمودارهای سرعت، فشار و عدد نوسلت ترسیم و تفسیر می گردند. نتایج نشان می دهند که با افزایش قطر مخزن آرامش و مجراها، سرعت جریان دود در خروجی چندراهة خروج دود کاهش و فشار پشت آن افزایش می یابد. عدد نوسلت نیز در خروجی چندراهة خروج دود با افزایش قطر مخزن آرامش و مجراها کاهش می یابد.

Heat Transfer Analysis of Exhaust Manifold in a CI Internal Combustion Engine

The efficiency of an exhaust manifold in a CI internal combustion engine is affected by its geometrical parameters and hot gases flow parameters. In this study, the geometry of an exhaust manifold with 〖90〗^° bend in its runners is modeled. The effects of plenum diameter and runner diameter on the flow and heat transfer characteristics are numerically simulated. The numerical simulations are done by the finite element method in the Comsol Multiphysics software package. After generating an appropriate grid having an appropriate number of elements distributed smoothly in the model, the NavierStokes and heat transfer equations are discretized by a secondorder scheme. Since the flow in the exhaust manifold is turbulent, the standard kε turbulence model is applied. After validating the simulations via comparing the results with experimental data available in the literature, the diagrams of velocity, pressure, and Nusselt number are plotted and then interpreted. The results show that as the plenum diameter and runner diameter increase, the exhaust velocity of hot gases decreases and the backpressure increases while the Nusselt number at the outlet of the exhaust manifold decreases.