فرایند کاهش مکانیزم خودکار به منظور مدلسازی احتراق در یک موتور HCCI با سوخت گاز طبیعی و هپتان نرمال

Abstract

موتورهای احتراقی HCCI، به دلیل مصرف سوخت و آلایندگی پایین، در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته اند. همزمان با پژوهش های آزمایشگاهی متعددی که در مورد این موتورها صورت گرفته است، مدلسازی ریاضی نیز همواره به عنوان ابزاری برای پیش بینی رفتار احتراقی، عملکردی و آلایندگی آن ها به کار رفته است. هرچند استفاده از سازوکارهای سینتیک شیمیایی مفصل در مدل های احتراقی به پیش بینی مناسبی از رفتارهای یادشده خواهد انجامید، اما از سوی دیگر این امر به افزایش قابل توجه زمان محاسبات خصوصاً در مدل های احتراقی دقیق تر نیز منجر خواهد شد. در پژوهش حاضر، با هدف رفع این مشکل، فرایند کاهش مکانیزم در شرایط موتور احتراقی HCCIمدنظر قرار گرفت. در این راستا، از یک مدل تک منطقه ای بهینه سازی شده به عنوان ابزار لازم برای شبیه سازی احتراق استفاده شد. براساس مطالعات انجام شده در این پژوهش، روش گراف روابط جهت دار به همراه انتشار خطا (DRGEP)، به دلیل زمان محاسباتی پایین در عین دقت بالا، به عنوان روش مناسب برای فرایند کاهش مکانیزم انتخاب شد.علاوه بر این، به جای رویکرد سنتی کاهش تک مرحله ای، از یک رویکرد نوین مبتنی بر کاهش تدریجی مجهز به کنترل خطا بهره گرفته شد. با این رویکرد، فرایند کاهش مکانیزم به صورت کاملاً خودکار در بازه وسیعی از شرایط کارکردی موتور HCCI بر روی مکانیزم GRI-Mech3.0 برای شبیه سازی احتراق سوخت گاز طبیعی، و مکانیزم گالوویچف برای شبیه سازی احتراق هپتان نرمال اجرا شد. در انتهای این فرایند، اندازه این دو مکانیزم به ترتیب از 53 گونه و 325 واکنش، و 57 گونه و 290 واکنش، به مقادیر 24 گونه و 95 واکنش، و 42 گونه و 146 واکنش کاهش یافت.با این وجود خطای کاهش در همه حالت ها کمتر از 1 درصد باقی ماند.