شبیه‌سازی عددی اشتعال مخلوط سوخت و هوا در موتور اشتعال جرقّه‌ای خورجینی و بهبود محدودۀ قرارگیری شمع

در این مقاله شبیه سازی عددی اشتعال مخلوط سوخت و هوا در یکی از سیلندرهای موتور خورجینی، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مخلوط پیش آمیخته انجام گرفته است. مخلوط پیش آمیخته شامل ایزواکتان و هوا با نسبت هم ارزی 0.9 است. شبیه سازی موجود با استفاده از روش حجم محدود و احتراق مخلوط پیش آمیخته صورت گرفته و همچنین از شبکۀ دینامیکی در حرکت پیستون استفاده شده است. در این راستا روند تغییرات دما و فشار نسبت به زاویۀ چرخش میل لنگ بررسی شده است. به منظور صحه گذاری، از نتایج یک موتور تحقیقاتی استفاده شده و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی به روش مخلوط پیش آمیخته با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. نتایج شبیه‌‌سازی روش عددی حجم محدود و مخلوط پیش آمیخته در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان داد که بیشترین خطای تغییرات فشار بیشینه، به میزان 2/2 درصد است. بنابراین می توان در طراحی موتورهای اشتعال جرقه ای از روش عددی ارائه شده استفاده نمود. پس از شبیه سازی، به منظور بهینه شدن احتراق و گسترش بهتر جبهه شعله در محفظه احتراق نوع پنت روف، مکان قرارگیری شمع موتور با شبیه سازیهای متعدد در مکان های جرقّۀ مختلف بهبود پیدا کرده است. و با توجه به نتایج فشار و دما و کانتورهای جبهۀ شعله و مقایسۀ آن‌ها در تحلیل های مختلف به محدودۀ بهینه ای دست یافته شد.

numerical simulation of fuel-air mixture ignition in a v-type spark ignition engine and improvement of spark plug placement

in this paper, numerical simulation of ignition of fuel-air mixture in a cylinder of a v-type engine has been done by the method of computational fluid dynamics and premixed mixture. the premixed mixture consists of iso-octane and air with an equivalence ratio of 0.9. the existing simulation is performed using the finite volume method and combustion of the premixed mixture. besides, the dynamic mesh in the piston motion is also used. in this regard, the trend of temperature and pressure changes with respect to the angle of rotation of the crankshaft has been investigated. in order to validate, the results obtained by mixed mixture method were compared to that of a research engine. the simulation results show maximum error of only 2.2% when compared to the experimental results. therefore, the proposed numerical method can be used in the design of spark ignition engines. in order to optimize the combustion and better expand the flame front in the pent-roof type combustion chamber, the location of the spark plug has been investigated with several simulations in different spark locations. according to the data of pressure and temperature and either flame front contours and their comparison in different analyzes, the optimal range was achieved.