کاهش مکانیزم احتراقی سوخت دی‌متیل‌اتر با استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی ازدحام ذرات، تکامل تفاضلی و مدولاسیون زاویه‌ای

مدل سازی ریاضی به ‌عنوان ابزاری برای پیش بینی رفتار احتراقی سوخت ها به‌کار می رود. استفاده از ساز و کارهای سینتیک شیمیایی مفصل در مدل های احتراقی به افزایش قابل توجه زمان محاسبات می انجامد. الگوریتم های بهینه سازی فراابتکاری یکی از روش های مورد استفاده برای کاهش مکانیزم های مفصل است. هدف این مقاله، بررسی امکان استفاده از الگوریتم های فراابتکاری پیوسته در فضای دودویی برای کاهش مکانیزم احتراقی سوخت دی متیل اتر است. به این منظور از الگوریتم های ازدحام ذرات و تکامل تفاضلی استفاده شده و با استفاده از نگاشتی تحت عنوان مدولاسیون زاویه ای برای نگاشت فضای پیوسته به فضای دودویی، تعداد متغیرهای مسئله از 351 به 6 متغیر کاهش یافته است. در نهایت، از مکانیزم مفصل دی متیل اتر شامل 351 واکنش ابتدایی و 79 گونه شیمیایی، مکانیزم کاهش یافته ای با 43 واکنش ابتدایی و 17 گونه به دست آمده که نتایج حاصل از به کارگیری آن در شبیه سازی دو راکتور فشار ثابت و شعله آرام پیش آمیخته، حداکثر خطای 0.95 درصد را نسبت به مکانیزم مفصل نشان می دهد.

Automatic reduction of detailed combustion mechanisms using particle swarm optimization, differential evolution and angular modulation algorithms: application to Dimethyl Ether/air combustion

Mathematical modeling is used as a tool to predict the combustion behavior of fuels. The use of detailed chemical kinetics mechanisms in combustion models increases computational time. Metaheuristic optimization algorithms are one of the methods used to reduce the detailed mechanisms. The purpose of this paper is to investigate the possibility of using continuous metaheuristic algorithms in binary space to reduce the combustion mechanism of dimethyl ether fuel. For this purpose, particle swarm optimization and differential evolution algorithms have been used in a combination with angular modulation to map the continuous space to binary one and reduce the dimensions of problem from 351 to 6. Finally, a detailed mechanism with 79 species and 351 reactions is reduced to 17 species and 43 reactions. It has been showed that the reduced mechanism predicts the results of detailed mechanism in constant pressure and laminar premixed flame reactors very well with maximum error less than % 0.95. .