تجزیه و تحلیل تجربی و عددی انتقال حرارت در توربوشارژرهای موتور بنزینی تحت جریان سه‌بعدی و بررسی اثر انواع پوشش‌ها روی عملکرد آن

در مقاله حاضر، توربوشارژ یک موتور بنزینی 1.7 لیتری 4 سیلندر 16 سوپاپ با جریان تراکم‌پذیر، لزج و به‌صورت سه‌بُعدی، مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مقاله، بررسی عددی انتقال حرارت در توربوشارژرهای موتور بنزینی تحت جریان سه‌بعدی و بررسی اثر انواع پوشش‌ها بر عملکرد آن است. برای این کار، از مدل‌سازی محفظه حلزونی و پره‌های توربین در نرم‌افزار کتیا و شبیه‌سازی در نرم‌افزار انسیس-فلوئنت استفاده شده است و نتایج حاصل از عملکرد توربین، با نتایج آزمایشگاهی در دو شرایط آدیاباتیک و غیر‌آدیاباتیک (با انتقال حرارت) مقایسه شده‌اند. لازم به ذکر است که پره‌های توربین، با استفاده از روش مختصات دوار چندگانه، مدل‌سازی شده‌اند. در بخش عددی نیز، مدل بدون پوشش، در دو حالت آدیاباتیک و غیر‌آدیاباتیک (با انتقال حرارت)، شبیه‌سازی شده است. سپس با جواب‌های آزمایش مطابقت داده شده است تا درستی مدل اثبات شود. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی، بیان کننده‌ی اختلاف 0.5 تا 10 درصدی بود که نشان دهنده‌ی دقت و صحت مناسب نتایج عددی است. همچنین، نتایج بررسی‌های انجام شده نشان داد که بیشترین توان موثر موتور توربوشارژر، در حالت آدیاباتیک حاصل شده است. همچنین در بررسی تاثیر پوشش‌های عایق بر روی پوسته توربین به‌منظور جلوگیری از انتقال حرارت، از سه نوع پوشش سرامیکی دی‌اکسید سیلیسیم، کاربید سیلیسیم و نیترات سیلیسیم استفاده ‌شد. بررسی نتایج نشان داد که استفاده از دی‌اکسید سیلیسیم، به‌دلیل ضریب انتقال حرارت کمتر، نتایج مطلوبی نسبت به دو پوشش دیگر دارد.