اثر تغییر سوخت از بنزین به گاز طبیعی فشرده بر عمر خستگی پرچرخه سمبه موتور M۱۳

سمبه یک موتور تحت بارگذاری شدید حرارتی و مکانیکی قرار دارد. خستگی ناشی از بارگذاری هم زمان حرارتی و مکانیکی، نقش تعیین کننده ای در ایجاد آسیب و کاهش عمر سمبه دارد. بنابراین شبیه سازی و تحلیل عمر خستگی آن ضروری است. هدف این پژوهش ارزیابی عمر خستگی پرچرخه سمبه با تغییر سوخت آن از بنزین به گاز طبیعی فشرده است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی پرچرخه سمبه با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار انسیس به منظور پیش بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی پرچرخه با استفاده از تئوری گودمن و نرم افزار ANSYS nCode Design Life انجام شده است. با توجه به پایینتر بودن سرعت احتراق سوخت گاز طبیعی نسبت به بنزین، طول دوره احتراق در حالت سوخت گاز طبیعی طولانی تر می شود. بنابراین سمبه در وضعیت گاز نسبت به بنزین دما و تنش بیشتری را تحمل خواهد کرد. درنتیجه عمر خستگی سمبه در وضعیت گاز نسبت به بنزین بصورت قابل ملاحظه ای کاهش خواهد یافت. نتایج عددی نشان داد که حداکثر دما در مرکز تاج سمبه رخ می دهد. براساس نتایج تحلیل ترمومکانیکی، سمبه در وضعیت گاز نسبت به وضعیت بنزین درحدود ۲۴ درجه سانتیگراد و ۵.۰۳۶ مگاپاسکال تنش بیشتری را تحمل می کند. نتایج تحلیل خستگی نشان داد که جایگزینی گاز به جای بنزین باعث کاهش عمر خستگی پرچرخه سمبه در حدود ۱۰۸×۱.۴۳۸ چرخه یا حدود ۲۹درصد خواهد شد. برای بررسی صحت نتایج تحلیل ترمومکانیکی و عمر خستگی پرچرخه، نتایج شبیه سازی شده با نمونه واقعی سمبه آسیب دیده مقایسه گردید و نشان داده شد که نواحی بحرانی، مطابقت مناسبی با نواحی گسیختگی در نمونه واقعی دارد.

کلیدواژه ها:

گاز طبیعی فشرده ، بنزین ، سمبه ، عمر خستگی پرچرخه