بهبود عملکرد موتور دیزل با کمک نانوذرات جامد به عنوان افزودنی به سوخت

موتورهای دیزل یکی از اصلی ترین مصرف کننده های سوخت فسیلی محسوب می شوند و از عوامل مهم تولید آلودگی های صوتی و زیست محیطی به شمار می روند. دست یابی به سوخت های جایگزین و استفاده از افزودنی های مناسب جهت کاهش آلودگی هدفی است که اکثر پژوهشگران به دنبال آن می باشند. بیودیزل یکی از سوخت های زیستی است که تجدیدپذیر است و می تواند به عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزل استفاده شود. نانوذرات جامد نیز به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی در مولکول های ماده انرژی بالایی را ایجاد می کنند. در این پژوهش اثر سوخت بیودیزل و نانوذره ی اکسیدسریم در ترکیب با سوخت دیزل بر عملکرد و آلاینده های موتور دیزل تک سیلندر بررسی و با سوخت دیزل پایه مقایسه شد. در فاز اول آزمایش ها، به‌منظور پایداری ترکیب های سوخت آزمایش های متعددی انجام شد. نتایج نشان داد که استفاده از حمام آلتراسونیک می تواند مفید باشد. در فاز دوم، آزمایش‌های مربوطه بر روی موتور دیزل تک سیلندر چهارزمانه انجام شد. داده های موردنظر در سرعت های مختلف (1500، 2000، 2400و rpm2600) برای مخلوط های مختلف سوخت شامل بیودیزل در3 سطح (b0,b5,b20) و ذرات نانو نیز در3سطح (15،5وppm25) به دست آمد. نتایج نشان داد حضور سوخت اکسیژن دار بیودیزل و افزودن نانو ذرات به سوخت، انتقال حرارت به سوخت را افزایش داده و با تسریع سوختن، زمان تاخیر در اشتعال را کاهش می دهد. همچنین نانو ذرات، مکانسیم اشتعالی سوخت را بهبود بخشیده و سبب نفوذ بهتر جت سوخت به داخل هوای فشرده می‌گردد که باعث احتراق کامل تر و بهبود عملکرد موتور گردید.

Maximum density effect of natural convection and entropy generation of nanoparticle (Nano fluid) in a horizontal concentric cylindrical annulus

Entropy generation and Laminar Natural convection of Cuwater Nano fluid near density maximum of water (nonBoussinesq approximation) in a twodimensional horizontal concentric cylindrical annulus is investigated numerically. The governing equations based on the nonBoussinesq homogenous model are solved on a nonuniform ring type mesh using a pressurebased finite volume method. The calculation is performed for Ra=105 and nanoparticle volume fraction from 0 to 0.08. Numerical results are presented in the terms of streamlines, isotherms, velocity vectors and local and average Nusselt number. Aso contours of local entropy generation and average entropy generation are presented. It is found that the density inversion and the presence of nanoparticles both play a significant role in the flow field structure and heat transfer characteristics. It can be concluded that Boussinesq approximation gives rise to the higher average heat transfer rate and entropy generation as compared to nonBoussinesq approximation. In addition, the average Nusselt number decreases as the volume fraction of nanoparticle increases. Finally, the present numerical results verify the determining effect of the density inversion of water on the convection character because of the formation bicellular structure.