شبیه‌سازی سه بعدی عملکرد و آلایندگی احتراق هیدروژن-دیزل در موتور دیزل سنگین در حالت بار کامل

Abstract

با توجه به اثرات مخرب محیط‌زیستی مصرف سوخت‌های فسیلی، تحقیقات بسیاری برای انتخاب سوخت جایگزین با آلایندگی کمتر و منابع پایدار انجام شده است. در این بین هیدروژن یکی از برجسته‌ترین سوخت‌های جایگزین به شمار می‌رود زیرا مشخصه‌های احتراقی آن شبیه سوخت‌های فسیلی است و از طرف دیگر در دسته‌ی سوخت‌های پاک و تجدیدپذیر قرار گرفته است. در این مقاله به شبیه‌سازی احتراق دیزل – هیدروژن در موتور دیزل سنگین در حالت بار کامل و در سرعت rpm1600 پرداخته شده است. تمام مشخصه‌های موتور نظیر سرعت، زاویه پاشش، مدت پاشش و انرژی ورودی در شبیه‌سازی ثابت در نظر گرفته شده است. پارامتر متغیر، نسبت جرم یا انرژی هیدروژن به دیزل می‌باشد. هیدروژن به نسبت انرژی ورودی دیزل از 0% (دیزل خالص) تا 70% (70% انرژی ورودی هیدروژن و 30% انرژی از سوخت دیزل تامین می‌شود) تغییر داده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان دهنده آن است که در بهترین حالت جایگزینی هیدروژن به جای دیزل، آلاینده‎های اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسیدکربن، هیدروکربن نسوخته، دوده و مونواکسیدکربن به ترتیب به میزان 8%، 14%. 54%، 14%، 70% کاهش خواهند یافت. تاثیر این جایگزینی بر عملکرد موتور نیز کاهش 2.8% راندمان اندیکاتوری است. جایگزینی هیدروژن به جای دیزل منجر به تاخیر در شروع احتراق و رشد نرخ افزایش فشار و افزایش حرارت آزاد شده خواهد شد، ولی این افزایش فشار منجر به پدیده کوبش نخواهد گردید.