مطالعه عددی اثر جایگزینی نیتروژن با ترکیب هلیوم-دی اکسیدکربن بر احتراق موتور دیزل

یکی از مشکلات موتورهای دیزل سیکل بسته، افت فشار احتراق و در اثر آن کاهش توان موتور است. در کار حاضر، حل این مساله در یک موتور نمونه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی واقع شد. این کار به وسیله تزریق هلیوم به مخلوط گازهای ورودی محقق میشود. این مخلوط شامل بازچرخش دی اکسیدکربن از محصولات و تزریق اکسیژن است. اساس کار موتورهای سیکل بسته بر انجامEGR  است. هرچه درصد EGR بیشتر باشد نیاز به مقدار کمتری از گازهایی مانند نیتروژن است که در واکنش های شیمیایی کم اثر هستند. لذا راهبرد کار حاضر استفاده از بیشترین درصد EGR ممکنه است. نتایج حاکی از آن است که در حالتی که هلیوم دارای کسر جرمی ۴.۶ الی ۱۱.۷% و دی اکسیدکربن ۷۳ الی ۶۶% باشد پس از احتراق افت فشار و توان ایجاد شده و جهت رفع آن نیاز به تغییر نسبت جرمی اکسیژن به سوخت است. در مجموع هرچه مقدار هلیوم افزایش یافته (تا کسر جرمی %۲۰) فشار قله افزایش یافته ولی به مقدار مطلوب نرسیده است و نرخ آزاد سازی گرما کاهشی است؛ اما در کسر جرمی %۳۹ فشار قله از مقدار مطلوب بیشتر می شود ولی احتراق شکل نمی گیرد، این افزایش فشار صرفا حاصل از حرکت پیستون است. با تغییر نسبت اکساینده به سوخت از ۱۶.۵ به ۱۱.۵ و هلیوم با کسر جرمی ۹.۵% و ۶۷% EGR تغییرات فشار با حالت مطلوب تطابق می یابد. در این حالت مصرف سوخت ویژه نسبت به تمام حالات حتی حالت مطلوب کمتر است و توان تولیدی از حالت مطلوب بیشتر است.

کلیدواژه ها:

موتور دیزل سیکل بسته ، شبیه سازی احتراق ، دی اکسید کربن ، هلیوم