بررسی اثر زاویه و نسبت هندسی در تشکیل جریان گردبادی داخل سیلندر

در حوزه ی موتور های احتراق داخلی، یکی از مواردی که تاثیر بسزایی بر عملکرد دارد، جریان های داخل سیلندر است. این جریانها به شدت بر فرایند های ترکیب سوخت و هوا و احتراق اثر می گذارد و درک صحیح از آنها نقش موثری را در بهینه کردن طراحی موتور به منظور بهبود عملکرد، کاهش مصرف سوخت و نیز کاهش آلایندگی موتور ایفا می نماید. در این پژوهش، جهت تحلیل بنیادین اثر زاویه راهگاه ورودی و همچنین نسبت هندسی بر تشکیل جریان های گردبادی داخل سیلندر، یک هندسه پایه و ساده شده انتخاب و به روش شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش نشان داده شده است که در یک اختلاف فشار مشخص، افزایش قطر راهگاه ورودی سبب افزایش جریان swirl در استوانه خواهد شد. همچنین افزایش قطر، افزایش جریان tumble را نیز دربر خواهد داشت. در هر دو حالت رابطه همبستگی بین گشتاور و قطر از نوع سهمی تخمین زده می شود. همچنین با بررسی تغییرات گشتاور در اثر تغییر زاویه جریان ورودی، مشاهده شد هر چه جریان به طور افقی وارد محفظه احتراق شود جریان swirl قوی تری ایجاد می شود و در این حالت رابطه بین گشتاور و زاویه از نوع سهمی است. در مورد جریان tumble، با تغییر زاویه راهگاه از حالت افقی به عمودی، روند افزایشی-کاهشی-افزایشی مشاهده می شود و بیشینه tumble در این حالت مربوط به حالتی است که جریان به طور عمودی یعنی موازی محور سیلندر وارد محفظه احتراق می شود.

investigation of the effect of angle and geometric ratio on in-cylinder swirl and tumble flow

in the field of internal combustion engines, one of the things that has a significant effect on performance is the flow inside the cylinder. these flows strongly affect the processes of air-fuel combination and combustion, and a correct understanding of them plays an effective role in optimizing engine design in order to improve performance, reduce fuel consumption, and reduce engine emissions. in this research, for the fundamental analysis of the effect of the angle of the inlet passage and also the geometrical ratio on the formation of whirlwind flows inside the cylinder, a basic and simplified geometry has been selected and studied by numerical simulation method. in this research, it has been shown that in a certain pressure difference, increasing the diameter of the inlet passage will increase the swirl flow in the cylinder. also, increasing the diameter will also increase the tumble flow. in both cases, the correlation between torque and diameter is estimated as parabolic also, by examining the changes in the torque due to the change in the angle of the inlet flow, it was observed that the more the flow enters the combustion chamber horizontally, the stronger the swirl current is created, and in this case, the relationship between the torque and the angle is parabolic. in the case of tumble flow, by changing the channel angle from horizontal to vertical, an increasing-decreasing-increasing trend is observed, and the maximum tumble in this state is related to the state when the flow enters the combustion chamber vertically, parallel to the cylinder axis.