بررسی اثر فشار بر جریان چرخشی داخل سیلندر توسط دستگاه جریان مجهز به چرخش-سنج به روش آزمایشگاهی و شبیه‌سازی عددی

Abstract

دستگاه آزمون جریان پایا ، ابزاری برای اندازه‌گیری سرعت جریان‌های چرخشی داخل سیلندر و ارزیابی عملکرد جریان در سر‌سیلندر (راهگاه‌های ورودی و خروجی)، منیفولد و کاربراتور در موتور‌های احتراق داخلی می‌باشد. همچنین این دستگاه، برای بررسی کنترل کیفیت بخش‌های مختلف توربین گاز نیز استفاده می‌شود. در این پژوهش، بررسی اثر فشار بر سرعت جریان چرخشی داخل سیلندر به وسیله‌ی دستگاه آزمون جریان پایای مجهز به چرخش ‌سنج به دو روش آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. تکرارپذیری آزمایش‌ها و تحلیل عدم قطعیت، برای اطمینان از صحت آزمایش‌های انجام شده است. شبیه سازی عددی به صورت سه بعدی و با استفاده از روش حجم محدود به کمک نرم‌افزار انسیس فلوئنت انجام شده است و برای شبیه‌سازی جریان اطراف چرخش ‌سنج از روش چارچوب مرجع چندگانه استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی تطابق خوبی را با نتایج تجربی نشان می‌دهد و با توجه به محدودیت‌های دستگاه در شرایط عملکردی، با استفاده از این شبیه سازی می‌توان محدوده وسیع‌تری از شرایط عملکردی این دستگاه را پیش بینی کرد. رابطه همبستگی ایجاد شده بین سرعت دورانی داده شده به چرخش سنج و گشتاور اعمال شده روی آن، از نوع خطی می‌باشد. در این پژوهش همچنین نشان داده شد، که با افزایش اختلاف فشار، سرعت جریان چرخشی داخل سیلندر افزایش می‌یابد و رابطه همبستگی ایجاد شده بین سرعت جریان چرخشی و اختلاف فشار را می‌توان به وسیله یک تابع نمایی تقریب زد.