شبیه­ سازی احتراق در موتور تزریق مستقیم با استفاده از محیط متخلخل

Abstract

محیط ­های متخلخل در مشعل­ها به منظور پایداری احتراق با مخلوط ­های رقیق، افزایش توان خروجی، گسترش محدوده اشتعال­ پذیری و کاهش آلاینده­ های حاصل از احتراق کاربرد زیادی دارند. مشخصه موتورهای احتراق داخلی آینده میزان آلایندگی بسیار کم به همراه کمترین مقدار مصرف سوخت تحت تمام شرایط کارکرد موتور است و این متغیرها وابسته به فرایند تشکیل مخلوط و احتراق است. این هدف با همگن­ کردن فرایند احتراق امکان­پذیر است که کنترل آن­ها در موتورهای احتراق داخلی بسیار مشکل است. در این مقاله، شبیه ­سازی یک موتور تزریق مستقیم انجام گرفته که در سر سیلندر آن فضایی نیمکره ­ای برای محیط متخلخل ایجاد شده که تنها نقش بازیاب را دارد و از لحاظ شیمیایی بی ­اثر است. مطالعه سه­ بعدی جریان و احتراق داخل سیلندر و محیط متخلخل همزمان با یکدیگر با استفاده از کد تصحیح ­شده کیوا انجام شده است. به دلیل نبود نتایج آزمایشگاهی منتشر شده برای موتورهای محیط متخلخل، برای اعتبار نتایج، پخش موج احتراقی گذرا با نتایج آزمایشگاهی مخلوط هوا و متان رقیق در بستر متخلخل مقایسه شده است. سوخت متان داخل موتور محیط متخلخل پاشیده می­ شود و مخلوط رقیقی تشکیل شده و احتراق به طور حجمی اتفاق می­ افتد. تشکیل مخلوط، تغییرات فشار و دما در هر دو فاز جامد و سیال محیط متخلخل و سیال داخل سیلندر به همراه تولید آلاینده­ های مونوکسید کربن و مونوکسید نیتروژن بررسی شده است. همچنین، اثر زمان پاشش روی توزیع فشار و دمای محیط متخلخل و سیال داخل سیلندر در یک سیکل بسته بررسی شده است.