بررسی عددی تاثیر تغییر مدت زمان تزریق سوخت دیزل بر ویژگی های احتراق، متغیرهای عملکردی و آلایندگی موتور RCCI با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی

این تحقیق به تحلیل تاثیر مدت زمان تزریق سوخت بر فرآیند احتراق و عملکرد در یک موتور RCCI با استفاده از شبیه سازی های عددی در نرم افزار Converge CFD پرداخته است. نتایج نشان می دهند که کاهش مدت زمان تزریق سوخت دیزل باعث بهبود انتقال حرارت به دیواره های سیلندر می شود؛ به طوری که در مدت زمان تزریق سوخت deg۲.۴۹۶ ، مقدار انتقال حرارت در لحظه باز شدن سوپاپ خروجی معادل J ۱۹۸.۴۳و در مدت زمان تزریق سوخت deg ۱.۰۰۸ معادل deg ۲۰۳.۴۱ شده است. این تغییرات نشان دهنده افزایش نرخ احتراق و بهبود اختلاط سوخت و هوا در مدت زمان های تزریق کوتاه تر می باشد. این افزایش انتقال حرارت به دیواره ها ممکن است منجر به هدر رفت انرژی گردد، اما در عین حال باعث بهبود تبدیل انرژی به کار مکانیکی و افزایش بازده ناخالص اندیکاتوری موتور می شود. به طوری که در مدت زمان تزریق سوخت دیزل deg ۳.۴۸۸، کمترین بازده اندیکاتوری ناخالص معادل ۳۶.۶۲% ایجاد شده است. اما با کاهش مدت زمان تزریق تا ۲ deg، بازده اندیکاتوری ناخالص ۱.۹۱% افزایش یافته است. از سوی دیگر، در تزریق سوخت deg ۳.۴۸۸ که طولانی ترین مدت زمان تزریق سوخت است، احتراق ناقص تری رخ می دهد که در پی آن اختلاط ضعیف تر سوخت و هوا، افزایش تاخیر در اشتعال و تولید آلاینده های HC و CO را به همراه دارد. تاخیر در اشتعال و تولید آلاینده های HC و CO در این مدت زمان تزریق سوخت به ترتیب معادل deg ۲۵.۳۳ و gr/Kw.h ۱۹.۰۶ و gr/Kw.h ۷.۱ می باشند. همچنین نتایج نشان می دهد که کاهش مدت زمان تزریق سوخت از deg ۳.۴۸۸ به deg ۱.۰۰۸ منجر به کاهش تاخیر در اشتعال و مدت زمان احتراق خواهد شد که به ترتیب معادل deg ۱۰.۵۱ و deg ۸.۳۳ هستند. همچنین این کاهش مدت زمان تزریق سوخت دیزل منجر به بهبود بازده احتراق به میزان ۱.۷۵% و کاهش آلاینده های HC و CO به ترتیب gr/Kw.h ۴.۱ و gr/Kw.h ۳.۴۹ می شود. در مقابل، مدت زمان تزریق کوتاه تر به افزایش آلاینده های NOx به دلیل دمای بالاتر ناشی از احتراق منجر می شود. در نهایت نوآوری اصلی این مطالعه، ارائه تحلیل دقیق و جامع از تاثیر مدت زمان تزریق سوخت بر بهبود دینامیک های احتراق، افزایش کارایی تبدیل انرژی و کاهش آلاینده ها در موتور RCCI می باشد که با تحلیل تاثیرات ترکیبی فشار، نرخ آزادسازی حرارت، انتقال حرارت، تاخیر در اشتعال، زمان شروع احتراق و مدت زمان احتراق، عملکرد را بهبود و آلایندگی را کاهش داده است.

کلیدواژه ها:

مدت زمان تزریق سوخت ، موتورهای RCCI ، بازده ، آلایندگی