مدل سازی در مهندسی
سال:1390 | دوره:9 | شماره:25 |تعداد مقالات:8

دمای شمع می تواند بر عمر مفید شمع و کیفیت احتراق تاثیرگذار باشد. افزایش دما سبب افزایش رفتگی الکترودها و افزایش دهانه شمع می شود. لذا جهت افزایش عمر مفید شمع باید دمای آن در محدوه مجاز حفظ شود. یکی از روش های کاهش دمای شمع، استفاده از مواد با انتقال حرارت بیشتر است و قابلیت انتقال حرارت فلز مس می تواند در این زمینه موثر باشد. با توجه به وابستگی سایش الکترودهای پایه نیکل به دما، نیاز است تا تاثیر استفاده از هسته مسی بر کاهش دما در الکترودهای نیکلی مورد بررسی قرار گیرد. لذا در این تحقیق با استفاده از دو نوع شمع با ظرفیت حرارتی یکسان، به مطالعه تاثیر هسته مسی بر کاهش دمای الکترودها پرداخته شده است. بر اساس نتایج آزمون ها، استفاده از هسته مسی در الکترود منجر به کاهش دما شده است. به طوری که در هنگام کارکرد موتور با استفاده از گاز طبیعی در سرعت 2500 د.د.د، دمای الکترود منفی 115 درجه سانتیگراد کاهش یافته است. با افزایش سرعت موتور در حالت تمام بار، این اختلاف کاهش یافته و به 90 درجه سانتیگراد می رسد. لذا استفاده از هسته مسی منجر به کاهش 10 تا 15 درصدی دمای الکترود منفی خواهد شد که می تواند حدود 2 برابر سبب کاهش رفتگی الکترود شود.

در این مطالعه، با استفاده از روش های تحلیلی و با توجه به مفاهیم انتقال حرارت تشعشعی و معادله تعادل انرژی در مرزها، میزان انتقال حرارت تشعشعی بین موتور و بدنه اتاق خودرو در حالت پایدار بررسی شده است. همچنین با توجه به اهمیت کاربرد سپرهای تشعشعی در شرایط مختلف، میزان انتقال حرارت، درصد کاهش انتقال حرارت، دما و ضریب صدور مربوط به هر یک از سطوح در حضور یک، دو و سه سپر تشعشعی نازک همراه با ضریب صدور وابسته به دما محاسبه شده است. از محاسبات انجام شده ملاحظه می شود که به کاربردن یک سپر تشعشعی همراه با ضریب صدور کمتر (تنگستن) می تواند بهتر از دو و حتی سه سپر تشعشعی با ضریب صدور بالاتر (سیلیکون کاربید) سبب کاهش انتقال حرارت شود. همچنین حالت بهینه برای ترکیب دو و سه سپر تشعشعی با جنس های متفاوت به دست آمده است.

در این مقاله از روش نوری شیلرین مبتنی بر عکس برداری سریع برای اندازه گیری ویژگی های هندسی فواره تزریق مستقیم گاز استفاده شد. پارامترهای عمق نفوذ محوری و زاویه فواره در نسبت فشارهای 2، 3 و 4 و قطرهای سوراخ افشانه تک سوراخ نمونه سازی شده 0.4، 0.5 و0.6  با استفاده از روش پردازش تصویر نرم افزاری و با تحلیل عکس های شیلرین فواره گذرای گاز هلیوم محاسبه شدند. روشی بر مبنای فیلتر گوسی برای لبه یابی تصاویر شیلرین ارائه شد. روش استانده J2715 SAE برای اندازه گیری زاویه فواره مورد استفاده قرار گرفت و از معیار قطر معادل برای بی بعد سازی عمق نفوذ استفاده شد. نتایج تجربی به دست آمده نشان دادند که رابطه خطی بین عمق نفوذ بی بعد و زمان بی بعد وجود دارد و شیب این خط بین 2.3 تا 2.9 تغییر می کند. نتایج اندازه گیری زاویه نیز نشان دادند زاویه فواره با گذشت زمان از شروع تزریق کاهش می یابد و به مقدار ثابتی در انتهای تزریق می رسد. همچنین نتایج، ماهیت آماری فواره تزریق مستقیم گاز و ضرورت تکرار آزمون ها برای دستیابی به نتایج مطمئن تر را اثبات نمودند.

در این نوشتار به مدل سازی رادیاتور پرشده از نانو سیال و بررسی تغییرات الگوی جریان و عملکرد انتقال حرارت جابجایی ترکیبی درون آن پرداخته می شود. نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم درون این رادیاتور، به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است و ویسکوزیته دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی بر طبق مدل های خواص متغیر جدید وابسته به قطر نانوذرات، غلظت آن ها، دما و ... می باشد. دیواره سمت راست، سرد و سایر دیواره ها به صورت آدیاباتیک شبیه سازی گردیده است. از روش حجم محدود با سیستم شبکه جابجاشده برای حل عددی معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی استفاده شده و این معادلات با بهره گیری از یک کد کامپیوتری به زبان فرترن حل گردیده اند. اثرات پارامترهای بسیار مهمی مانند عدد ریچاردسون، کسر حجمی و ارتفاع مانع و محل استقرار آن درون رادیاتور، در رفتار حرارتی و جریان سیال درون رادیاتور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج در قالب کانتورهای جریان و دما، همچنین نمودارهای ناسلت ارائه گردیده است. نتایج نشان می دهد با افزایش کسر حجمی نانوذرات و کاهش عدد ریچاردسون، انتقال حرارت درون محفظه افزایش می یابد.

این مقاله به تحلیل انرژی و اگزرژی سیستم تولید قدرت یک موتور دیزل دریایی 2700kW می پردازد. سیستم تولید قدرت شامل موتور دیزل، توربوشارژر، مدارخنک کاری دمابالا و دماپائین آب و مبدل های حرارتی می باشد. درون خنک کن میانی، دمای هوای فشرده شده بعد از کمپرسور به وسیله مدار دما بالا و دما پائین سیستم خنک کاری پائین می آید. همچنین، روغن موتور درون مبدل روغن به کمک مدار دماپائین خنک می شود. تحلیل اگزرژی کمک می کند تا نقاط بحرانی که بیشترین بازگشت ناپذیری ها درآن رخ می دهد شناسایی شوند. نتایج این تحقیق می تواند به منظور بهبود عملکرد سیستم مورد استفاده قرار گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تخریب اگزرژی در موتور دیزل %41.9 اگزرژی سوخت ورودی و 86.9% کل تخریب اگزرژی سیستم را شامل می شود. با وجود اینکه خنک کن میانی و مبدل روغن 18% اتلاف حرارتی سیستم را شامل می شوند ولی کمتر از 1.8% از اگزرژی سوخت ورودی را هدر می دهند. همچنین درحالی که توربوشارژر نقشی در بالانس انرژی سیستم بازی نمی کند، موجب می شود 4.5% از اگزرژی سوخت ورودی تخریب شود.

در این مقاله جریان مغشوش در سیکل موتورینگ (بدون احتراق) موتور احتراق داخلی شامل مکش، تراکم، انبساط و تخلیه به روش عددی با استفاده از نرم افزار منبع باز OpenFOAM تحلیل شده است. یک هندسه دو بعدی بکار گرفته شده است و مرزهای متحرک در سوپاپ ها و پیستون به کمک یک شبکه دینامیکی مدل سازی شده است. سه روش تغییر توپولوژی یعنی افزودن/ حذف لایه های سلولی، شبکه های با مرز لغزنده و بالاخره اتصال و قطع متناوب مرزها به ترتیب در مدل سازی حرکت پیستون، حرکت سوپاپ ها در سیلندر و ارتباط مجرای ورودی و محفظه سیلندر استفاده شده است. مدل k-e استاندارد برای جریان مغشوش بکار گرفته شده است و مساله برای دو سرعت 1500 و 3000 دور بر دقیقه حل شده است. نمودارهای سرعت و فشار لحظه ای نشان داده شده است. عدم تقارن جریان در مجرای تخلیه بخصوص در انتهای مرحله آشکار است. همچنین افزایش سرعت چرخش با افزودن سرعت موتور مشاهده می شود. استفاده از شبکه سازی دینامیکی مناسب امکان دستیابی به جزییاتی از جریان را فراهم ساخته است که بتوان شبیه سازی عددی را جایگزین روشهای دشوار و پرهزینه آزمایشگاهی نمود.

موتورهای احتراق داخلی موتورهای حرارتی هستند که انتقال حرارت نقش بسیار مهمی در عملکرد و بازده آن ها ایفا می کند. در یک موتور احتراق داخلی، سیستم خنک کاری مسوول دفع حرارت اضافی موتور است. سیستم خنک کاری یک موتور احتراق داخلی از اجزای زیادی تشکیل شده اند که راهگاه خنک کاری بلوک سیلندر و سرسیلندر یکی از آن هاست. در این مقاله تاثیرات طراحی جدید موقعیت ورودی و خروجی خنک کننده بر روی توزیع دمای بدنه موتور و توان پمپ مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات جریانی و حرارتی به صورت عددی حل می شوند. پس از شبیه سازی و صحه گذاری جریان خنک کننده در راهگاه خنک کاری، تغییراتی در موقعیت ورودی خنک کننده در نظر گرفته می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اختلاف فشار و دبی جریان خنک کننده با در نظر گرفتن این تغییرات کاهش می یابد. ایده مطرح شده در این مقاله می تواند گام مهمی در راستای رسیدن به خنک کاری هوشمند موتورهای احتراق داخلی تلقی گردد.