انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420Employment of Statistical and Artificial Intelligence Techniques for Prediction of Combustion Dynamics in an Experimental Swirl-stabilized Combustorاستفاده از روشهای آماری و هوش مصنوعی جهت پیشبینی دینامیک احتراق در یک محفظه احتراق آزمایشگاهی با شعله پایدارشده چرخشی12246209FAروزبه ریاضیدانشگاه تهرانعلیرضا ترابیدانشگاه تهرانمحمد اسراردلدانشگاه تهرانمازیار شفائی روشنیدانشگاه اراکشیدوش وکیلیپوردانشگاه تهرانهادی زارعدانشگاه تهرانهادی ویسیدانشگاه تهرانJournal Article20150821In the present work, the relations between three output quantities measured in an experimental combustor and two input quantities of overall equivalence ratio (φ) and secondary fuel injection rate (Qsec) were studied. The three measured output quantities of the combustor are the amount of NOx emission, noise level, and the level of pressure oscillations generated by the combustion field. The experimental combustor has certain applications in power plant gas turbines. In order to study the relations between the measured output and input quantities of the combustor, two different data mining approaches were utilized. Specifically, in this research, Multilayer Perceptron (MLP) Neural Network and Response Surface Method (RSM) techniques were employed to provide an estimation of the nonlinear relationship between the inputs and outputs of the combustor. The related experiments were already performed using four different types of secondary fuel injectors (with different designs) for an overall equivalence ratio between φ =0.7~0.9, along with different amounts of secondary fuel injection rate in the range of Qsec=0.6~4.2 l/min. The results show that, in general, both the MLP neural network and RSM approaches have good predicting capability for estimation of noise level, level of pressure oscillations, and NOx emission. However, the degree of agreement between the predicted and measured values would even be enhanced for the case of NOx emission. Also, comparing the two data mining methods, the results indicate that the MLP neural network has better prediction ability for estimation of various combustor parameters than the RSM, for the cases of different injectors.در این مطالعه، ارتباط بین مقادیر سطح آلاینده NOx، سطح نویز تولیدشده و میزان نوسانات فشار در یک محفظه احتراق آزمایشگاهی، با کاربرد در توربینهای گازی نیروگاهی، نسبت به تغییرات پارامترهایی همچون نسبت همارزی کلی محفظه (φ) و میزان دبی پاشش سوخت ثانویه (Qsec)، با کمک دو روش دادهکاوی مختلف بررسی شده است. پارامترهای سطح آلاینده NOx، سطح نویز و میزان نوسانات فشار تولیدشده در محفظه بهعنوان مقادیر خروجی اندازهگیری شده از محفظه و همچنین پارامترهای نسبت همارزی کلی و دبی پاشش سوخت ثانویه بهعنوان متغیرهای ورودی محفظه احتراق درنظر گرفته شدند. از شبکه عصبی پرسپترون (MLP) و روش پاسخ سطح (RSM) برای پیشبینی رابطه غیرخطی موجود بین پارامترهای ورودی و خروجی اندازهگیری شده محفظه احتراق استفاده شده است. آزمایشهای مربوطه با به کارگیری چهار نوع انژکتور پاشش سوخت ثانویه، با ساختار هندسی و طراحی متفاوت، در شرایط نسبت همارزی کلی در محدوده 0/9~ 0/7 همراه با دبیهای پاشش سوخت متفاوت در محدوده 4/2~0/6 لیتر بر دقیقه انجام پذیرفت. نتایج حاصل از پیشبینی پارامترها با دو روش دادهکاوی مذکور نشان میدهند که این دو روش توانایی قابل قبولی در دستیابی به تطابق مناسب بین مقادیر اندازهگیری شده و پیشبینی شده پارامترهای خروجی محفظه احتراق دارند. البته نتایج حاکی از آن است که روش MLP نسبت به RSM توانایی بیشتری در پیشبینی پارامترهای احتراقی این مطالعه (سطح آلاینده NOx، سطح نویز تولیدشده و میزان نوسانات فشار) دارد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420The Numerical Investigation of Physical and Geometrical Conditions of Combustor and Mixture on Flame Stability in Micro Burner and Their Effects on Radiation Efficiencyبررسی تاثیر هندسه محفظه و مشخصات مخلوط ورودی بر پایداری احتراق در ابعاد میکرو و تأثیر آنها بر بازده تشعشعی محفظه میکرو597446210FAحسین فرامرزپوردانشگاه تربیت مدرسکیومرث مظاهریدانشگاه تربیت مدرسعلیرضا علی پوردانشگاه تربیت مدرسJournal Article20151220The present numerical study investigates the effects of a step in a micro scale combustor on blow out limit and outer wall temperature. Also, the effects of the equivalence ratio of hydrogen-air mixture and combustion material on the emitter efficiency are scrutinized. The effects of the step in combustor is studied from two viewpoints: first the existence of the step, and second the step height and combustor diameter. The results showed that blow out limit is increased when using a step at the entrance of the combustion chamber. Besides, the mean wall temperature increases, while the flame temperature in the micro burner shows a more uniform behavior. It was observed, by comparing combustor 2 and 3, that the combustor with the lowest step height had higher (mean) wall temperature. On the other hand, the combustor with larger diameter achieves higher mean wall temperature. In this study, the effects of the equivalence ratio and conduction heat transfer coefficient on radiation efficiency of the micro burner are also investigated. It was observed that the maximum emitter efficiency of the micro burner is achieved for lean mixture. It was also observed that the conduction heat transfer coefficient has an optimum value.در این مطالعه، به بررسی تأثیر وجود پله بر حد بیرونزدگی شعله و دمای دیواره خارجی محفظه احتراق، در ابعاد میکرو، پرداخته شده است. همچنین، تأثیر نسبت همارزی مخلوط ورودی و ضریب انتقال حرارت رسانشی محفظه احتراق بر بازده تشعشعی مطالعه شده است. تأثیر پله از دو دیدگاه مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش اول، تأثیر وجود پله، و در بخش دوم تأثیر اندازه پله و قطر محفظه مطالعه شده است. نتایج این مطالعات نشان میدهد که وجود پله بازه سرعت مخلوط ورودی برای بیرونزدگی شعله را وسیعتر میکند. همچنین، ارتفاع کمتر پله باعث افزایش دمای متوسط دیواره محفظه میشود. مطالعات درباره نقش قطر محفظه نشان داد که محفظه با قطر بیشتر دمای بیشتری برای دیواره خارجی محفظه حاصل میکند. بخش دیگر این مطالعه بیانگر اثر جنس محفظه و نسبت همارزی مخلوط ورودی بر بازده تشعشعی محفظه است. براساس نتایج این پژوهش، حداکثر بازده تشعشعی مخلوط هیدورژن و هوا در نسبتهای همارزی رقیق حاصل میشود. همچنین، مطالعات نشان داد، جهت حصول حداکثر بازده تشعشعی، ضریب انتقال حرارت رسانشی باید مقداری بهینه داشته باشد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420The Effects of Gas Flow in Anode Channel and Within Anode Electrode on Electrochemical Impedance of Solid Oxide Fuel Cellبررسی تاثیر جریان گاز در کانال و الکترود آند بر امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسیدجامد395846211FAرفعت محمدیدانشگاه اراکJournal Article20160217The purpose of the current study is to investigate the effects of gas flow in anode channel and within anode electrode on concentration impedance of a solid oxide fuel cell. The gas phase mass transport is modelled using transient conservation equations (momentum and species equations). Results show that gas flow and mass transport in the gas channel results in a depressed semicircle in the Nyquist plot with low relaxation frequency (less than 10Hz). In addition, gas transport in the thick porous anode leads to a Warburg diffusion impedance with relatively higher relaxation frequency (around 100Hz). The influences of parameters such as inlet gas velocity, electrode thickness and inlet gas compositions are also investigated and the results are discussed. From the simulation results, it is found that the EIS simulation produces a tool for both analysing experimental results of EIS and performance optimization of fuel cells. In addition, the developed simulation tool may allow for a reduction in the amount of costly trial and error experiments.هدف این مقاله بررسی تاثیر جریان گاز در کانال سوخت و درون الکترود آند بر طیف امپدانس الکتروشیمیایی پیل سوختی اکسید جامد است. به این منظور، با درنظر گرفتن معادلات گذرای بقای جرم، بقای تکانه، بقای اجزاء و معادلات الکتروشیمیایی، امپدانس الکتروشیمیایی شبیه سازی شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که جریان گاز و انتقال جرم در کانال سوخت منجر به پیدایش کمانی به صورت یک نیم دایره فشرده شده و نامتقارن، با فرکانس آسودگی پایین (کمتر از 10 هرتز)، میشود. کمان حاصل از انتقال جرم درون الکترود متخلخل به شکل امپدانس واربرگ بوده و دارای فرکانس آسودگی بالاتر (در محدوده 100هرتز) است. تاثیر پارامترهایی همچون سرعت سوخت ورودی به آند، ضخامت الکترود و ترکیب سوخت ورودی بر طیف امپدانس و درنتیجه بر عملکرد پیل بررسی شده و نتایج به دست آمده تحلیل شده اند. با توجه به حجم زیاد محاسبات عددی لازم جهت شبیه سازی طیف امپدانس، با بررسی پارامتری انجام شده معیارهایی جهت انتخاب مدل ریاضی مناسب در شرایط مختلف نیز ارائه شده است. به این ترتیب، مدل به دست آمده برای تحلیل نتایج آزمایشگاهی طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی و همچنین بررسی تاثیر پارامترهای موثر بر عملکرد پیل و بهینه سازی اجزاء پیل کاربرد خواهد داشت. همچنین، میتوان از تکرار آزمونهای پرهزینه و زمانبر طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی اجتناب کرد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420An Experimental Study on the Operating Parameters of a Simplex Swirl Injectorبررسی تجربی پارامترهای عملکردی یک انژکتور پیچشی تکپایه758446212FAعطااله پورمحموددانشگاه صنعتی شریفمصطفی قربان حسینیدانشگاه صنعتی شریفآزاده کبریاییدانشگاه صنعتی شریفمحمد فرشچیدانشگاه صنعتی شریفJournal Article20160225Department of Aerospace Engineering, Sharif University of Technhlogy, Tehran, IranReceived: 2016.2.25, Received in revised form: 2016.6.21, Accepted: 2016.7.2In this paper, the operating parameters of a swirl injector were studied as a function of Reynolds number (Re) and Weber number (We). Spray cone angle, liquid sheet breakup length and injector discharge coefficient are the parameters which their dimensionless variations were studied to characterize the injector behavior in terms of Re and We. At the end, these experimental results were compared with those of some famous models, such as LISA. All the experiments were prformed using a simplex swirl injector. Moreover, water was used as the operating fluid sprayed in atmospheric conditions. The Shadowgraphy imaging method was used to visualize the injection spray. Experimental results show that by increasing Re, the injection regime varies from Dripping Mode to Atomization Mode at Re=3×104, and by further increasing Re, the fully developed mode (that creates a clear conical sheet) is achieved at Re=3.7×104. Also, results show that the breakup lengthvaries with We0.5Re0.6 linearly. Although increasing Re initially increases the spray cone angle, but beyond a specific Re, this trend is stopped.در این پژوهش، پارامترهای عملکردی یک انژکتور پیچشی، بهعنوان تابعی از اعداد رینولدز و وبر، مطالعه شده است. زاویه پاشش انژکتور، طول شکست صفحه مایع و ضریب تخلیه انژکتور، ازجمله پارامترهایی اند که به منظور شناخت رفتار انژکتور، بررسی شده و تغییرات آنها به صورت تابعی از اعداد رینولدز و وبر بیان شدهاند. در نهایت نیز، نتایج به دست آمده با نتایج مدلهایی نظیر مدل لیسا (LISA) مقایسه و ارزیابی شدهاند. انژکتور مورد استفاده در این پژوهش، یک انژکتور پیچشی تکپایه ساده بوده و از آب بهعنوان سیال عامل استفاده شده است. شرایط انجام تمامی آزمایشها شرایط استاندارد اتمسفریک بوده است. تصویربرداری از میدان پاشش با استفاده از روش سایه نگاری انجام شده است. نتایج آزمایشها نشان می دهد که در رینولدز 104×3، رژیم پاشش انژکتور از رژیم قطرهچکانی به رژیم اتمیزاسیون تغییر یافته و با افزایش بیشتر رینولدز تا حد 104×3/7، رژیم کاملا توسعهیافته پاشش (که مخروط پاشش کامل میشود) حاکم میشود. همچنین، نتایج نشان میدهند که طول شکست صفحه مایع با عبارت We-0.5Re0.6 به صورت خطی متناسب است. از طرفی، با افزایش رینولدز، زاویه پاشش انژکتور ابتدا افزایش یافته و با افزایش بیشتر رینولدز، تقریبا ثابت میشود.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420Investigating the Effects of Varying the Intake Air Temperature and Pressure on the Performance and Emissions of RCCI Enginesبررسی اثرات تغییر دما و فشار هوای ورودی بر عملکرد و آلایندگی موتورهای اشتعال تراکمی با واکنشهای کنترل شده233846213FAحمیدرضا فجریدانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیامیرحسین شامخیدانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیسید علی جزایریدانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیJournal Article20160227In this paper, the effects of varying intake air temperature and pressure on RCCI engine are investigated. Combustion in an RCCI engine is controlled by varying the fuel reactivity in the combustion chamber, but it also affects some initial states and consequently performance parameters such as NOx formation and Ringing Intensity. In this paper, iso-octane as a low reactivity fuel and n-heptane as a high reactivity fuel have been used, and both speed and load have been swept to investigate the engine performance parameters. Different points in the engine performance interval from 1300rpm to 3100rpm have been considered, while varying the iso-octane to n-heptane ratio in a total fuel mass of 60mg and 100mg. The intake air temperature has been varied from -20℃ to 60℃ and its pressure from 30 to 60kPa. Lower NOx and Ringing Intensity and higher thermal efficiency are the best criteria for a good combustion in an RCCI engine. Therefore, based upon these criteria, the best conditions for a normal combustion are determined by varying the intake air temperature and pressure.در این مقاله، به بررسی تاثیرات تغییر دما و فشار هوای ورودی بر عملکرد احتراق موتورهای اشتعال تراکمی با واکنش های کنترل شده میپردازیم. احتراق در موتورهای اشتعال تراکمی با واکنشهای کنترلشده، که با استفاده از تغییر در میزان واکنش پذیری مخلوط سوخت و هوا در داخل محفظه سیلندر کنترل میشود، میتواند تحت تاثیر تغییر شرایط اولیه موتور، وضعیت عملکردی آن ازقبیل تولید آلاینده های اکسیدهای نیتروژن، شدت کوبش و وضعیت احتراق عادی آن تغییر کند. بدین منظور نقاط کاری مختلفی از موتور در سرعتهای 1300 تا 3100 دور بر دقیقه با تغییر نسبت سوختهای ایزواکتان به هپتان نرمال در مقدار کل سوخت 60 و 100 میلیگرم انتخاب شده و تغییرات دمای هوای ورودی از 20- تا 60 درجه سانتیگراد و همچنین فشار هوای ورودی از 30 تا 60 کیلوپاسکال بررسی شده است. پایین بودن آلاینده اکسیدهای نیتروژن و حد استاندارد قرارگرفتن شدت کوبش و بالابودن بازده ناخالص موتور معیارهایی برای احتراق مناسب در این نوع از موتورهاست؛ لذا در این تحقیق به دنبال نقاطی از احتراق مناسب هستیم. در این مقاله، بررسی کاملی از وضعیت عملکرد موتور انجام شده و نقاطی که با تغییر فشار و دمای هوای ورودی باعث به وجودآمدن احتراق مناسب میشوند به نمایش درآمده است.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420A Kinetic Investigation on the Effects of Hydrogen Enrichment on Pollutants and Greenhouse Gases Emissions of Gas-fuelled Engines in High Compression Ratioبررسی سینتیکی اثر غنیسازی با هیدروژن بر تولید آلایندهها و گازهای گلخانهای در موتور گازسوز در نسبت تراکم بالا859846214FAسید وحید قوامیپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیست دانشگاه تهرانعلی صلواتیزادهپژوهشکده خودرو، سوخت و محیط زیستاحمد جواهریدانشکدۀ مهندسی مکانیک، پردیس دانشکدههای فنی دانشگاه تهرانمسعود مسیح طهرانیدانشگاه علم و صنعت ایرانوحید اصفهانیاندانشگاه تهرانقدرت ا... حمزه نوادانشکدۀ مهندسی مکانیک، پردیس دانشکدههای فنی دانشگاه تهرانJournal Article20160514Nowadays, the world is facing the air pollution and global warming crisis, in which the role of internal combustion engines is significant. On the other hand, in spite of diversities in its composition, compressed natural gas is considered as one of the best choices among alternative fuels. This investigation aims to explore the effects of hydrogen enrichment on formation of pollutants and greenhouse gases in engines working with natural gas at high compression ratios distributed in the city of Tehran. To accomplish this, a previously validated detailed chemical mechanism is embedded with a comprehensive one-dimensional engine model and the results are verified with experimental observations on fuel and air mass flow rates and in-cylinder pressure profile for a single-cylinder gas-fuelled spark ignition test engine, at constant engine speed of 2000rpm and compression ratio of 16. The verified model is then employed for performance and emission predictions under different amounts of hydrogen enrichment. The results indicate that with increase in the volume of hydrogen, the amount of emitted CO, CO2 and CH4 reduces, whereas despite the rise in the maximum in-cylinder pressure, the indicated mean effective pressure decreases.موتورهای احتراق داخلی بدون شک سهم عمدهای در بحران فزایندۀ آلودگی هوا و گرمایش کره زمین دارند. به علاوه، استفاده از گاز طبیعی فشرده، علیرغم داشتن ترکیبات متفاوت، بهعنوان سوخت جایگزین گسترش یافته است. در این راستا، تحقیق حاضر به بررسی اثر غنیسازی سوخت گاز طبیعی تهران با هیدروژن بر آلایندگی و میزان تولید گازهای گلخانهای در یک موتور گازسوز در نسبت تراکم بالا میپردازد. یک موتور جرقهای تکسیلندر گازسوز بهصورت جامع با استفاده از مدل دینامیک گاز یکبعدی و بهره بردن از استراتژی شبیهسازی ترمودینامیکی صفربعدی در المانهای اصلی مدلسازی شده و یک زنجیرۀ مفصل شیمیایی برای شبیهسازی احتراق داخل سیلندر استفاده شده است. مدل نهایی براساس توزیع فشار داخل سیلندر، دبی سوخت و دبی هوای مبتنی بر مشاهدات آزمایشگاهی کالیبره شده است. شبیهسازی عملکرد موتور در نسبت تراکم بالا (CR=16) و در دور موتور ثابت 2000 دور در دقیقه و بارهای مختلف انجام شده است. همچنین، شبیهسازی علاوه بر متان خالص بهعنوان جایگزین گاز طبیعی، برای گاز واقعی مورد استفاده در شهر تهران نیز انجام پذیرفته و نتایج موتور پایه برای هر دو نوع سوخت با یافتههای آزمایشگاهی یک نمونه موتور تکسیلندر آزمایشگاهی ارزشگذاری شدهاند. مدل صحهگذاری شده برای پیشبینی رفتار عملکردی و آلایندگی موتور هنگام غنیسازی سوخت گاز طبیعی مصرفی با مقادیر متفاوت حجمی هیدروژن بهکار رفته است. نتایج نشان میدهد با افزایش درصد غنیسازی بهوسیله هیدروژن، میزان مونواکسیدکربن، دیاکسیدکربن و متان در تمام شرایط کاهش مییابد. همچنین، علیرغم افزایش فشار بیشینۀ داخل سیلندر با افزایش درصد غنیسازی، میزان فشار متوسط اندیکاتوری کاهش مییابد.انجمن احتراق ایرانسوخت و احتراق2008-36299120160420Lean Blowout Prediction in a Turbine Engine by using Loading Parameterپیش بینی خاموشی رقیق در یک موتور توربینی با استفاده از پارامتر بارگذاری9911846215FAاحسان بهزاددانشگاه صنعتی مالک اشتر / مجتمع دانشگاهی هوافضاجاماسب پیرکندیدانشگاه صنعتی مالک اشتر / مجتمع دانشگاهی هوافضامهدی جهرمیدانشگاه صنعتی مالک اشتر / مجتمع دانشگاهی هوافضامصطفی محمودیدانشگاه صنعتی مالک اشتر / مجتمع دانشگاهی هوافضاJournal Article20160815In the current paper a new approach is provided for prediction of Lean blow out, based on combining cold flow numerical simulations with test results in a particular combustion chamber based on loading parameter. Two approaches are presented to calculate these parameters using Ansys Fluent software. In the first method, only the species transport motif and in second method, the evaporation and atomization of kerosene fuel have been implicated to achieve more accurate results. Finally, the results of these two methods and also a code based on semi-empirical model were compared with experimental results. The errors of the semi-empirical code, first and second numerical methods were obtained as 46.73, 11.48 and 1.86, respectively.در تحقیق حاضر، برای پیش بینی محدوده خاموشی رقیق، روشی جدید براساس ترکیب شبیه سازی عددی و نتایج تجربی در یک محفظه احتراق حلقوی مقیاس شده، که دو چرخاننده محوری دارد، ارائه شده است که مبتنی بر پارامتر بارگذاری است. برای محاسبه این پارامتر، با استفاده از نرم افزار فلوئنت دو روش ارائه شد که در روش اول فقط بحث انتقال اجزاء مطرح شده و در روش دوم اتمیزاسیون و تبخیر سوخت نیز لحاظ شد تا نتایج دقیقتری حاصل شود. در تحلیل عددی، مدل اغتشاشی مورد استفاده بوده و روش حل سه بعدی، به صورت سرد (بدون مدلسازی احتراق) و در شرایط پایا انجام شده است. در نهایت، نتایج این دو روش و همچنین، کد مبتنی بر مدل نیمه تجربی با نتایج تجربی مقایسه شد که خطای روش اول و دوم شبیه سازی عددی برای پیش بینی محدوده خاموشی رقیق به ترتیب 11/48 و 1/86 درصد و براساس روش نیمه تجربی 46/73 درصد است.