بررسی عددی اثرات ترکیب سوخت متان و هپتان نرمال بر عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی با واکنش پذیری کنترل شده

در این مقاله، یک موتور اشتعال تراکمی با واکنش پذیر کنترل شده با سوخت ترکیبی متان و هپتان نرمال به ­روش دینامیک سیالات محاسباتی به­صورت سه بعدی و با درنظرگرفتن سینتیک مفصل شیمیایی سوخت ترکیبی به ­وسیله نرمافزار AVL-FIRE  شبیه سازی شده است. به­ منظور اعتبارسنجی حل، نتایج تحلیل موتور با داده های تجربی مقایسه شده اند. تاثیر تغییر دمای ورودی و همین­طور تغییر ترکیب سوخت، بر پارامترهای عملکردی موتور نظیر فشار و دمای داخل سیلندر، نرخ آزادسازی انرژی و آلاینده اکسیدهای نیتروژن، بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می­دهد با افزایش ۳۰ درجه ای دمای اولیه نرخ واکنش های احتراقی افزایش یافته که منجربه افزایش تولید اکسیدهای نیتروژن می ­شود. این شرایط شدت صوت را به ­میزان ۱۰ درصد افزایش داده و منجربه پیش انداختن فاز احتراقی به­ میزان ۵ درجه لنگ خواهد شد. اما، از سوی دیگر به­ علت کاهش بازده حجمی ناشی از افزایش دما، بازده موثر موتور کاهش یافته و فشار موثر متوسط اندیکاتوری نیز  با کاهش ۱۱ درصدی همراه می­شود. همچنین، کسر انرژی متان با فرض انرژی ورودی و نسبت هم ارزی کل ثابت، از ۶۵ تا ۸۵ درصد افزایش یافته، که منجربه تاخیر در اشتعال ۵ درجه ای به­ علت افزایش عدد اکتان و کاهش واکنش پذیری کلی مخلوط شده و به افزایش فشار موثر متوسط اندیکاتوری و کاهش ۵ درصدی مصرف ویژه سوخت منتج می شود. از طرفی، به ­علت کاهش دمای احتراق، آلایندگی اکسیدهای نیتروژن نیز کاهش می یابد. روند صعودی بهبود شرایط عملکردی موتور تا کسر انرژی ۸۰ درصدی متان بوده است و در کسر انرژی­ های بیشتر عملکرد موتور با افت همراه می ­شود. در مجموع بررسی فاز احتراقی نشان می دهد که دمای ورودی و ترکیب مخلوط سوخت می تواند عامل موثری در کنترل فاز احتراق باشد.

کلیدواژه ها:

موتور اشتعال تراکمی با واکنش پذیری کنترل شده ، دمای ورودی ، کسر انرژی متان ، فاز احتراقی