شبیه سازی سه‌بعدی پارامترهای عملکرد و آلایندگی موتور دیزل با سوخت پیش آمیخته بنزین به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

تحقیقات در زمینه موتورهای احتراق داخلی به عنوان یکی از سیستم‌های تبدیل انرژی همواره دو هدف اصلی کاهش آلاینده‌ها و کاهش مصرف انرژی را دنبال کرده است، در این راستا در موتورهای دیزل با توجه به بازده و گشتاور بالاتر، کاهش آلاینده‌های مختلف همواره مورد توجه بوده است. هدف مطالعه حاضر شبیه سازی احتراق موتور دیزل به منظور بررسی مقایسه تاثیر سوخت پیش آمیخته سبک، بنزین در تحقیق حاضر، بر پارامترهای عملکرد و آلایندگی موتورهای اشتعال تراکمی است. برای این شبیه سازی از کوپل دینامیک سیالات محاسباتی و سینتیک شیمیایی به کمک نرم افزار avl fire استفاده گردید و عملکرد موتور در سه حالت 25% ، 50% و 75% بار کامل در سرعت 1300 دور در دقیقه موتور بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده از مدل عددی نشان داد که کوپل دینامیک سیالات محاسباتی با سینتیک شیمیایی می‌تواند به خوبی رفتار موتور تحت شرایط بخارپاشی بنزین را پیش‌بینی کند. به ‌منظور اعتبار سنجی مدل ارائه شده، نتایج مدل با مقادیر تجربی فشار داخل سیلندر صحه‌گذاری گردید و با اعتبار سنجی نتایج بدست آمده مشخص گردید که حداکثر فشار در حالت دیزل خالص با خطای بیشینه 2/6% پیش بینی خواهد گردید. در هر سه بار شبیه‌سازی شده، منحنی تغییرات فشار حالت‌های بخارپاشی نزدیک به حالت دیزل خالص بود و بخارپاشی موجب به تاخیر افتادن جزئی شروع احتراق، کاهش مقدار فشار ماکزیمم، تاخیر اشتعال و کاهش نرخ آزادسازی حرارت و دما در طول احتراق می‌گردد. روند تغییرات آلاینده‌های مونوکسیدکربن، اکسیدنیتروژن، هیدروکربن نسوخته تحت شرایط بخارپاشی بنزین توافق نسبتا خوبی از نظر کمی و کیفی با نتایج آزمایشگاهی داشت و مشاهده گردید که بخارپاشی بنزین تا سطح استفاده شده می‌تواند میزان آلاینده مونوکسید نیتروژن را به طور متوسط 25 درصد در سه بار مختلف کاهش دهد.

3d simulation of performance and emission parameters of diesel engine with premixed gasoline fuel using cfd

nowadays, research in the field of internal combustion engines pursues two main goals: reducing pollutants and fuel consumption. in this regard, diesel engines are considered for various applications due to their higher efficiency and torque. the purpose of this study, conducted on a four-cylinder diesel engine, is to simulate fuel combustion to compare the effects of gasoline premixed fuel on performance parameters and emissions in compression ignition engines. for this purpose, the engine was simulated under three load conditions: 25%, 50%, and 75% of full load, at an engine speed of 1300 rpm. for simulation, computational fluid dynamics and chemical kinetics coupling was used with the help of avl fire software. the results obtained from the numerical model indicate that computational fluid dynamics coupled with chemical kinetics can effectively predict the engine s behavior under gasoline fumigation conditions. it was determined that the maximum difference between the experimental and numerical mean effective pressures is less than 6.2% and the pressure curve of fumigation modes was close to pure diesel mode. also, gasoline fumigation causes a partial delay in the start of combustion, a decrease in the maximum pressure value, a delay in ignition, and a decrease in the rate of heat and temperature release during combustion. the trend of emission exhaust under gasoline fumigation had a relatively good quantitative and qualitative agreement with the laboratory results.