سوخت و احتراق
سال:1387 | دوره:1 | شماره:2 |تعداد مقالات:5

در این مقاله نقش مکانیزم واکنش احتراق بر آغازش مستقیم تراک به طور عددی مطالعه شده است. بدین منظور مکانیزم احتراق به کمک یک مدل سه مرحله ای مدل می شود که شامل زنجیره های آغازی، شاخه ای و پایانی است. در این تحقیق نقش زنجیره آغازی بر روی آغازش مستقیم تراک بررسی می شود. به منظور بررسی نقش مکانیزم، برای هر زنجیره یک زمان مشخصه (t) تعریف می شود که در برگیرنده اثر پارامترهای سینتیکی مختلف است. شبیه سازی عددی نشان می دهد که با افزایش زمان مشخصه زنجیره آغازی، انرژی بحرانی افزایش می یابد. برای بررسی تاثیر زنجیره آغازی در آغازش تراک نمودار رفتار فشار شوک برای زمان مشخصه های مختلف و هم چنین انرژی های آغازش گوناگون رسم شده است. این نمودارها بیانگر این هستند که در tI های کوچک تر، سینتیک نقش مهم تری را بر رفتار موج دارد. همچنین با افزایش انرژی آغازش، وابستگی مقدار حداقل فشار شوک در آغازش مستقیم به tI کم می شود. رفتار موج در آغازش بحرانی برای tI های بزرگ تقریبا مستقل از tI است و رفتار موج طی آغازش برای یک E0 مشخص تقریبا بر هم منطبق است. رابطه انرژی آغازش بحرانی با tI بستگی به مقدار tI دارد. برای مقادیر کم tI این رابطه نسبتا خطی با شیب کم و برای مقادیر زیاد این رابطه مجددا خطی با شیب بیشتری است.

در مقاله حاضر، به تحلیل عددی سه بعدی جریان واکنشی، چرخشی و دیفیوژنی متان و هوا در محفظه احتراق مدل یک توربین گاز مبتنی بر روش حجم محدود برای بررسی عملکرد دو مدل تشعشعی متداول، مدل انتقال مجزا (DTRM) و مدل تشعشعی P-1 پرداخته شده است. از مدل تنش های رینولدز (RSM) برای پیش بینی جریانات آشفته و از مدل اضمحلال گردابه (EDM) برای بررسی واکنش جریان بهره گرفته شده است. روش بالا دست مرتبه دوم برای گسسته سازی جمله های جا به جایی تمام معادلات ترابری به کار رفته است. الگوی سیمپلسی برای کوپل کردت جمله های فشار و سرعت به کار رفته است. میانگین وزنی گازهای خاکستری (WSGGM) برای محاسبه خواص تشعشعی گازها استفاده شده است. نتایج عددی حاصل، در حالت اعمال انتقال گرمای تشعشعی و هم چنین بدون انتقال گرمای تشعشعی با نتایج تجربی معتبر موجود مورد مقایسه قرار گرفته و عملکرد دو مدل تشعشعی ذکر شده از دیدگاه قابلیت های محاسباتی و هم چنین دقت شبیه سازی ارزیابی شده است. مقایسه نتایج عددی، اهمیت نقش مدل های تشعشع را به ویژه در رابطه با محاسبه شار گرمایی وارد بر دیواره نشان می دهد. هر دو مدل تشعشعی انتقال مجزا و مدل P-1 در پیش بینی دمای گازهای درون محفظه، نتایج مشابهی را ارایه می دهند. اگر چه مدل انتقال مجزا زمان محاسباتی بسیار بیش تری نیاز دارد. مدل تشعشی P-1 شار گرمایی وارد بر دیواره را بیش از میزان حقیقی پیش بینی می کند.(اصل مقاله به صورت متن کامل انگلیسی در بخش انگلیسی قابل رویت است)

در تحقیق حاضر دمای اشتعال ترکیب های دو جزیی اتانول + اکتان نرمال، 1- پروپانول + اکتان نرمال، 1- پروپانول + دکان نرمال و هم چنین دکان نرمال + اکتان نرمال در فشار اتمسفریک اندازه گیری شد. با استفاده از دماهای اشتعال آزمایشگاهی، پارامترهای برهم کنش دوتایی ترکیب های یاد شده در مدل های ترمودینامیکی NRTL، Wilson و UNIQUAC محاسبه شد. هم چنین غلظت های تعادلی بخار - مایع برای ترکیب دو جزیی اتانول + اکتان نرمال با استفاده از پارامترهای برهم کنش دوتایی (Binary parameters) به دست آمده از دمای اشتعال محاسبه شد و نتایج با داده های گزارش شده در مراجع مقایسه، و توافق بسیار نزدیکی مشاهده شد.

در این مقاله تاثر افزودنی ها بر روی دانسیته، ویسکوزیته، عدد ستان، نقطه اشتعال، دمای جوش، فراریت و تقطیر بررسی شده است. یک افزودنی می تواند هم به صورت یک پایدار کننده ترکیب و هم به صورت یک بهبود دهنده احتراق به کار برده شود که بدین وسیله می توان خواص سوخت (مخصوصا عدد ستان) را به منظور بهبود فرآیند احتراق بالا برد. فرمول بندی های جدیدی که برای سوخت پیشنهاد شده است، شامل 2 و 5 درصد حجمی افزودنی (نیترو متان، نیترو اتان، 2- متوکسی اتیلن اتر) در مخلوط اتانول - افزودنی و 5، 7.5 و 10 درصد حجمی از این ترکیب در سوخت دیزل است که این ترکیبات بر روی یک موتور دیزل MB-OM 457 LA آزمون شده اند. در این پروژه انواع گازها و دوده خروجی از این موتور آنالیز شده و تغییران آن بررسی شده است. نتایج نشان داد که تشکیل دوده می تواند به اندازه 50، 30 و 27 درصد به ترتیب با فرمول بندی های E-MX5-10، E-NM5-10 و E-NE5-10 کاهش یابد.(اصل مقاله به صورت متن کامل انگلیسی در بخش انگلیسی قابل رویت است)

تشخیص وقوع کوبش به منظور جلوگیری از بروز احتراق غیر عادی، به عنوان یکی از مهم ترین اهداف، در زمینه توسعه و مدل سازی موتورهای اشتعال جرقه ای محسوب می شود. پژوهش حاضر، به ارایه مدلی بهبود یافته برای شبیه سازی تحلیلی احتراق درون موتور اشتعال جرقه ای با سوخت گاز طبیعی و با هدف بررسی اثرات شرایط عملکردی مختلف به ویژه بر وقوع کوبش و شدت آن می پردازد. در رهیافت حاضر، با ارایه یک مدل ترمودینامیکی سیکل بسته از طریق یک مدل شبه ابعادی سه ناحیه ای بهبود یافته (سوخته، نسوخته و شعله) با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی در این نواحی، امکان پیش بینی وقوع کوبش در ناحیه گازهای نسوخته به صورت سینتیکی فراهم می شود. در این مدل، فرض می شود مخلوط داخل سیلندر همگن بوده و در مرحله احتراق به دو ناحیه سوخته و نسوخته به همراه شعله که به عنوان مرز این دو ناحیه است، تقسیم می شود. به منظور تخمین نرخ سوختن از یک مدل سرعت شعله آشفته متان استفاده شده است. مکانیزم شیمیایی به کار گرفته شده شامل 32 واکنش و 14 گونه شیمیایی بوده که در هر دو ناحیه سوخته و نسوخته اعمال شده و بر اساس آن وقوع خود اشتعالی در ناحیه گازهای نسوخته پیش بینی می شود. در پایان، مطالعه جامعی درباره رفتار شاخص های مختلف عملکردی و اثر برخی از آنها بر وقوع کوبش انجام شده است. هم چنین استفاده از روش بازخورانی مجدد گازهای خروجی به عنوان روشی موثر در مهار کوبش ارزیابی شده و در نهایت، راه کارهایی در این مورد ارایه شده است. نتایج به دست آمده از مدل توسعه داده شده با نتایج تجربی در یک موتور واقعی، مقایسه شده و نتایج، حاکی از سازگاری مناسب کد توسعه داده شده است.