سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

مقایسه­ اسپری سرد دیزل خالص و مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل با استفاده از شبیه‌سازی عددی

نویسندگان
دانشکده‌ مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
در کار حاضر شبیه‌سازی اسپری سرد دیزل و مخلوط دیزل-ایزوپروپیل الکل با استفاده از نرم افزار اپن ­فوم انجام و رفتار دو سوخت مطالعه و مقایسه شده است. این اسپری به داخل یک محفظه­ حجم ثابت که درون آن با هوای در ابتدا ساکن و پر فشار پر شده، تزریق می‌شود. برای مدلسازی از یک روش اویلری-لاگرانژی به همراه شکل اصلاح شده معادلات k-ɛ استفاده شده است. شبیه‌سازی اسپری در کار حاضر شامل مدلهای مختلف: اتمیزه­شدن، شکست (متلاشی شدن) قطرات، نیروی پسا و نیروی ثقل است. به منظور تعیین دقت شبیه‌سازی، ابتدا چهار اسپری شبیه‌سازی شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی و عددی موجود مقایسه شده است. سپس مقایسه­ دو اسپری سرد دیزل و مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل مورد توجه قرار گرفته است. خواص مورد نیاز برای انجام شبیه‌سازی سرد اسپری‌های فوق به صورت آزمایشگاهی اندازه‌گیری شده است. کشش سطحی با استفاده از یک سلول کشش سطحی و ویسکوزیته با استفاده از یک ویسکامتر سی‌بولت (ASTM D445) اندازه‌گیری شده‌اند. شبیه‌سازی‌ها برای دو سوخت در دو فشار محفظه­ 10 و 50 بار انجام شده است. عمق نفوذ نوک اسپری، شکل اسپری، SMD و توزیع اندازه­ قطرات دو اسپری گزارش و مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که SMD مخلوط دیزل- ‌ایزوپروپیل الکل کوچکتر از دیزل خالص است، که مزیتی برای این امولسیون است. نتایج همچنین نشان داده که علی­رغم وجود تفاوت زیاد در خواص دو سوخت، ساختار کلی دو اسپری تا حدود زیادی مشابه بوده و می‌توان مخلوط دیزل- ایزوپروپیل الکل را در موتور دیزل بدون نیاز به تغییر در انژکتور به کار گرفت.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Comparison of Cold Sprays of DIPA (Diesel-IsoPropyl Alcohol blended fuel) and Pure Diesel Using Numerical Simulation

نویسندگان English

Mohsen Davazdahemami
Saeid Kheradmand
Masuod Hakimdavood
Department of Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology, Iran
چکیده English

In the present work, numerical simulations of the pure diesel and diesel-isopropyl alcohol cold sprays are performed using OpenFoam software. These sprays are formed through injecting liquid fuel into an initially quiescent air in a constant volume high pressure chamber. The hybrid, Eulerian-Lagrangian formulation, along with a compressible version of k-ε model, is used. The numerical simulation consists of various sub- models for atomization, droplets breakup, drag and gravitational forces. The ability of the OpenFOAM software to predict spray tip penetration is validated against four cases by comparing the predictions against the available experimental data. In order to complete the input data for the simulations, physical properties of DIPA and Diesel (needed for cold spray simulation) are measured experimentally. Simulations are done in two chamber pressures (10 bar and 50 bar). Spray tip penetration, SMD, droplet size distribution and spray structure for DIPA and Diesel are presented and compared. The results show that the SMD of DIPA20 is smaller than that of pure Diesel. They also indicate that the spray tip penetrations for the two fuels are nearly the same regardless of the properties of the two fuels. It is concluded that DIPA20 could be used in traditional Diesel injection systems without any modifications to the engine geometry.

کلیدواژه‌ها English

cold spray simulation
diesel fuel
diesel-isopropyl mixture
break up