2
دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز
چکیده
فرایند آزادسازی انرژی در موتورهای اشتعالجرقهای رابطه مستقیمی با روند گسترش شعله در محفظه احتراق دارد. در این تحقیق، با شبیهسازی فرایند احتراق گاز طبیعی در یک موتور اشتعالجرقهای، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار شعله در نزدیک دیوارهها و دور از آن بررسی شده است. آزمونهای تجربی در دورهای مختلف و با تغییر زاویه جرقهزنی انجام شده است. شبیهسازی بهصورت چرخه بسته بوده و نتایج مدل با دادههای تجربی اعتباردهی شده، که از دقت مناسبی برخوردار است. نتایج نشان میدهد، با قرارگرفتن جرقه شمع در خارج از مرکز هندسی سرسیلندر، فرض گسترش شعله بهصورت کرههای هممرکز صحیح نیست و دیواره نزدیک شعله، جلوی پیشروی آن را گرفته و سطح شعله از حالت کروی خارج میشود. پیشروی شعله متلاطم گاز طبیعی در سه مرحله انجام میگیرد: 1- گسترش اولیه سطح شعله با شتاب زیاد که 15درصد جرم سوخت، با شیب آهنگ آزادسازی انرژی بالا، در این مرحله میسوزد. 2- بعد از برخورد سطح شعله با کف پیستون، آهنگ سوختن با نرخ تقریبا ثابت ادامه مییابد. 30 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 50 درصد سوخت در حالت شمع مرکز، در این مرحله میسوزد. 3- کاهش شتاب گسترش شعله بعد از برخورد سطح شعله با دیوارههای جانبی که 55 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 35 درصد در حالت شمع در مرکز، در این مرحله میسوزد.
W. Pulkbarek, Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, University Of Wisconsin, Prentice Hall, New Jersey, 1997.
(Ministry of Energy) http://www.moe.gov.ir, Accessed 20 Sep 2016.
S. G. Poulos and J. B. Heywood, “The Effect of Chamber Geometry on Spark-Ignition Engine Combustion,” SAE Technical Paper 830334, 1983
R. D. Reitz and L. Fan, “Development of an Ignition and Combustion Model for Spark-Ignition Engines,” SAE Technical Paper, 2000-01-2809, 2000
O. L. Gulder and G. J. Smallwood, “Do Turbulent Premixed Flame Fronts in Spark-Ignition Engines Behave Like Passive Surface,” SAE Technical Paper, 2000-01-1942, 2000
F. Foucher, S. Burnel, C. Mounaim, “Local Flame Front Structure in Vicinity of the Piston in a Transparent SI Engine,” SAE Technical Papers, 2001-01-1957, 2001
M. Rothe, T. Heidenreich, U. Spicher and A. Schubert, “Knock Behavior of SI-Engines: Thermodynamic Analysis of Knock onest Locations and Knock Intensities,” SAE Technical Paper 2006-01-0225, 2006
N. Kawahara, E. Tomitta and etal , “Measurement of Flame Propagation Characteristics in an SI Engine using Micro-Local Chemiluminescence Technique,” SAE Technical Paper 2005-01-0645, 2005
F. Bozza and A. Gimelli, “Validation of a Fractal Combustion Model through Flame Imaging,” SAE Thechnical Paper, 2005-01-1120, 2005
G. Smallwood, O.Gulder and E. Cintosun, “Flame Surface Fractal Characteristics in Premixed Turbulent Combustion at High Turbulence Intensities,” AIAA Journal, 45, No. 11, 2007
C. Cohe, F. Halter, C. Chauveau, I. Gokalp and O. Guldur, “Fractal Characterization of High-Pressure and Hydrogen-Enriched CH4-Air Turbulent Premixed Flames,” Proceedings of the Combustion Institute, pp. 1345-1352, 2007
K. Chakravarthy, R. Wanger and S. Daw, “On the Use of Thermodynamic Modeling for Predicting Cycle-to-Cycle Variation in a SI Engine under Lean Condition,” SAE Technical Paper, 2005-01-3802, 2005
O. chatakonda, E. R. Hawakes, and etal, “Modeling of the Wrinkling of Premixed Turbulent Flame in the Thin Reaction Zones Regime for Large Eddy Simulation,” Center for Turbulence Research, Proceeding of the Summer Program, 2010, pp.271-280.
M. Rivas, P. Higelin, C. Caillol, O. Sename, E. Witrant and V. Talon, “Validation and Application of a New OD Flame/Wall Interaction Sub model for SI Engines,” SAE Technical Paper, 2011-01-1893, 2011
K. Liu, A. A. Burluka and C. G. Shepperd, “Turbulent Flame and Mass Burning Rate in a Spark Ignition Engine,” Fuel, 107, pp. 202-208, 2013
J. Song and M. Sun woo, “Flame Kernel Formation and Propagation Modeling in Spark Ignition Engines,” Proc. Institute Mechanic Engineers, Vol. 215 Part D, 2001, pp.105-114.
)