مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1390 | دوره:43 | شماره:1 |تعداد مقالات:11

هدف این مقاله بررسی چگونگی کاهش آلاینده های دوده و مونواکسیدنیتروژن در پاشش چندمرحله ای سوخت به عنوان یک راهکار موثر در کنترل آلایندگی موتورهای دیزل پاشش مستقیم (DI) است. ابتدا روند کاهش آلاینده ها با استفاده از پاشش دومرحله ای سوخت مطالعه گردیده و پس از بررسی حالت های مختلف پاشش دومرحله ای، بهینه ترین حالت پاشش سوخت برای یک موتور دیزل پاشش مستقیم ساخت داخل ارائه شده است. آزمون های لازم برای درستی عوامل عملکردی و آلاینده های بدست آمده از شبیه سازی فرآیند احتراق موتور در مرکز تحقیقات موتورسازان تبریز انجام شده است. مقدار سوخت در هر پالس پاشش و فاصله زمانی بین دو پالس عوامل اصلی مورد بررسی هستند. نتایج تحقیق نشان دادند که با استفاده از پاشش دو مرحله ای سوخت مقدار آلاینده دوده تا 33% و اکسید نیتروژن تا حدود 11% کاهش می یابد.

در این تحقیق برای ارتقا برخی از خواص احتراقی سوخت بیودیزل، الکل اتانول به آن افزوده شده است و اثر استفاده از مخلوط سوخت بیودیزل، اتانول و گازوئیل بر روی عوامل عملکرد و آلایندگی موتور دیزل MT4-244 مورد بررسی قرار گرفت. سوخت بیودیزل مورد نیاز، از روغن های پسماند رستوران تولید شده و با نسبت های مختلف (5، 10، 15، 20، 25 و 30 درصد) با اتانول (2، 4 و 6 درصد) و گازوئیل بصورت حجمی مخلوط گردید و 18 نمونه سوخت که بصورت اختصاری با ExByDz نمایش داده می شود، آماده گردید. آزمون موتور بر اساس استاندارد ECE R-96 و با 3 بار تکرار برای هر نمونه سوخت و تحت شرایط بار کامل و در 2 دور با حداکثر توان (2000 RPM) و حداکثر گشتاور (1300 RPM) انجام گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دادند که با افزایش سهم بیودیزل، آلاینده هایCO ، CO2،PM  و HC در مقایسه با گازوئیل خالص کاهش می یابد ولی استفاده از بیودیزل مصرف سوخت ویژه ترمزی و NOx را افزایش داده و اثر زیادی در مقدار گشتاور و توان ندارد.

تحلیل حرارتی و محاسبه توزیع دما در پیستون برای کنترل تنش های حرارتی و تغییر شکل ها در محدوده مجاز، اهمیت دارد. در این تحقیق ابتدا انتقال حرارت در پیستون موتور احتراق جرقه ای محاسبه شده، سپس با تعیین شرایط مرزی حرارتی و مکانیکی و اعمال آنها، تحلیل تنش پیستون با استفاده از روش اجزا محدود انجام شده است. برای محاسبه انتقال حرارت، از یک مدل مقاومتی ساده برای تعیین دمای دیواره ها استفاده شده، بدین ترتیب که برای هر یک از دیواره ها یعنی پیستون، سیلندر و سرسیلندر، یک دمای مجهول در نظر گرفته شده و معادلات انتقال حرارت مربوطه با مدل احتراق دو ناحیه ای به صورت همزمان حل شده است. مجموعه این عملیات به وسیله کدی که در نرم افزار MATLAB نوشته شده، انجام شده و درستی نتایج با داده های تجربی موتور EF7.TC مقایسه شده است. برای محاسبه تنش های حرارتی و مکانیکی و مقایسه آنها با هم، نتایج بدست آمده از قسمت قبل برازش منحنی شده و توسط نرم افزار ANSYS فراخوانی و بر پیستون اعمال شده است. برای بررسی درستی نتایج، نتایج شبیه سازی با نمونه های واقعی پیستون آسیب دیده مقایسه شده و نشان داده شده که نواحی بحرانی مشخص شده، برابری خوبی با نواحی شکست در نمونه های واقعی دارد.

در این مقاله شبیه سازی سیستم های فتوولتائیک/حرارتی در حالت جابجایی آزاد برای حالت های با سرپوش شیشه ای و بدون آن آورده شده و نتایج بدست آمده با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که شبیه سازی با مقادیر آزمایشگاهی هم خوانی بسیار خوبی دارند. اثرات قرار دادن سرپوش شیشه ای بر روی عوامل مختلف سیستم نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که قرار دادن سرپوش شیشه ای در سیستم های فتوولتائیک/حرارتی باعث افزایش راندمان حرارتی و کاهش راندمان الکتریکی این سیستم ها می شود.

در این تحقیق، میکرومبدل حرارتی مستطیلی با قطر هیدرولیکی ثابت و نسبت منظرهای مختلف در نظر گرفته شده است. افت فشار و پارامترهای حرارتی میکرومبدل در جریان آرام، در اعداد رینولدز مختلف (25، 50 ، 100، 150، 225 و 300) با شار حرارتی ثابت برابر با 0.3 مگاوات تحلیل و مقایسه شد. هم چنین اثر خواص وابسته به دمای سیال (گرانروی، ضریب رسانایی) بر افت فشار، میزان افزایش دمای متوسط و بیشینه سیال عامل و مقاومت گرمایی مبدل مطالعه شده است. در پایان معیار جدیدی بر اساس توان مصرفی پمپ کردن سیال عامل و میزان گرمای منتقل شده بر واحد اختلاف دما به عنوان ابزاری برای مقایسه کارایی میکرومبدل های حرارتی پیشنهاد شده است.

در این مقاله رفتار عایق های حرارتی الیاف معدنی شامل پشم شیشه و پشم سنگ در انتقال حرارت گذرای مرکب رسانش و تابشی با استفاده از مدل سازی عددی و پارامترهای نیمه تجربی که در این پژوهش با نتایج آزمایش ها تعیین شدند، بررسی می شود. پارامترهای ترموفیزیکی و فیزیکی مورد نیاز در مدل ریاضی مانند ظرفیت حرارتی، ضریب هدایت حرارتی موثر، قطر الیاف و چگالی واقعی و ظاهری این عایق ها با انجام آزمایش ها تعیین شده و در مدل عددی مورد استفاده قرار گرفته اند. انتقال حرارت تابشی با شبیه سازی مستقیم بر پایه روش مونت کارلو انجام شده است. ضریب هدایت حرارتی ناشی از هدایت هوا-جامد نیز با استفاده از رابطه نیمه تجربی به دست آمده با آزمایش های انجام شده و روش های معکوس تخمین پارامتر تعیین شده اند. انتقال حرارت تابشی (به صورت یک منبع حرارتی با معادله انتقال حرارت) با هدایت هوا-جامد جفت شد. نتایج بدست آمده از این مدل همخوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند.

در این پژوهش، اثر نسبت هم ارزی، چگالی حفره محیط متخلخل و نرخ آتش بر پایداری شعله در محیط متخلخل سرامیکی SiC به طور تجربی بررسی شده است. بر اساس موقعیت قرارگیری شعله، چهار رژیم شعله شامل سطحی، مدفون، زیر سطحی و برخاسته دیده شد. رژیم شعله سطحی به صورت شعله غنی به عنوان یک آستانه پایداری و شعله برخاسته برای مخلوط رقیق به عنوان آستانه دیگر پایداری در محیط متخلخل هستند. تغییر چگالی حفره محیط متخلخل در مقادیر نسبت هم ارزی برای آستانه پایداری شعله برخاسته، تغییر چندانی ایجاد نمی کند اما برای شعله سطحی، افزایش چگالی حفره باعث کاهش تغییرات نسبت هم ارزی می شود. همچنین افزایش نرخ آتش، محدوده پایداری شعله در داخل محیط متخلخل را کاهش می دهد. موقعیت شعله با استفاده از توزیع دمای محوری در بدنه مشعل تخمین زده می شود. روند تغییر دما برحسب نسبت هم ارزی در یک نرخ آتش، به طور تقریب مشابه بوده ولی این روند برای نرخ آتش های مختلف متفاوت است. با توجه به نتایج بدست آمده، شعله در دو ناحیه نزدیک سطح فوقانی و در نیمه پایین محیط متخلخل، پایدار می شود.

بخار با انبساط سریع در شیپوره ها و نیز گذرگاه پره های توربین، فوق سرد می شود؛ بخار فوق سرد مستعد جوانه زایی هموژن است و فرآیند چگالش به طور معمول به صورت لحظه ای و به وسیله شوک چگالش که موجب تلفات ترمودینامیکی و آئرودینامیکی است، انجام می گیرد. به این ترتیب، با تشکیل قطرات و در نتیجه کاهش انرژی گیبز، تعادل ترمودینامیکی برقرار می شود. برای حل دوبعدی جریان گفته شده، معادلات بقا با معادلات حاکم بر تشکیل و رشد قطرات ترکیب شده و از روش تایم مارچینگ جیمسون مبنی بر حجم کنترلی و طرح مغشوش بالدوین - لوماکس استفاده شده است. برای بررسی اعتبار روش تدوین شده، توزیع فشار در امتداد مسیر یک شیپوره و نیز گذرگاه پره های یک توربین و همچنین اندازه قطرات در انتهای هر دو هندسه محاسبه و با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده اند که برابری خوبی بین نتایج عددی و داده های تجربی گزارش شده است. با توجه به اعتبار روش تدوین شده، بررسی تئوریک برای کنترل شدت و موقعیت شوک میعان در گذرگاه پره های یک توربین از راه پاشش قطرات در ورودی انجام شده است. برای این کار یک شیپوره همگرا در بالا دست پره توربین در نظر گرفته شده است و نتایج به دست آمده از حل عددی نشان می دهند که وجود قطرات با اندازه مناسب در ورودی گذرگاه پره های توربین سبب ضعیف شدن و به تعویق افتادن شوک چگالش در گذرگاه پره ها می شود.

در این مقاله، چرخه سرمایش جذبی دو اثره آب - آمونیاک خورشیدی شبیه سازی شده که منبع گرمایی آن خورشید است. چرخه دو اثره، ترکیبی از دو چرخه جذبی ساده بوده که کندانسور و اواپراتور مشترک داشته و کارایی آن بیشتر است. پس از صحت سنجی نتایج شبیه سازی، شهرهایی به نمایندگی از مناطق مختلف آب و هوایی ایران انتخاب شدند. با در نظر گرفتن شرایط محیطی و جغرافیایی مانند شدت تابش، دمای خشک و تر و تنظیم شرایط کارکرد چرخه با آنها، عملکرد چرخه پیشنهادی برای این شهرها مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج، چرخه دو اثره آب - آمونیاک خورشیدی در شهرهای جنوبی کشور که شدت تابش بالایی دارند، کارایی قابل قبولی داشته و می تواند جایگزین مناسبی برای چرخه متداول مکانیکی باشد.