شبیه‌سازی دقیق فواره کم فشار سوخت و آب در موتورهای احتراق داخلی؛ مطالعۀ عددی و آزمایشگاهی

یکی از راه حل‌های کاهش آلاینده‌ها و افزایش توان موتور استفاده از پاشش آب در موتورهای احتراق داخلی است. در این نوع از موتورها فواره سوخت و آب نقش مهمی در عملکرد موتور ایفا می‌کنند. در همین راستا هدف مطالعه پیش­رو شبیه­سازی دقیق فواره‌های سوخت و آب و ارائه ضرایب بهینه برای رسیدن به بهترین نتایج مدلسازی فواره است. بدین منظور ابتدا ویژگی­های کلیدی فواره با انجام کار آزمایشگاهی که شامل عکسبرداری از فواره در یک محفظه شیشه­ای با دوربین پر سرعت و سپس پردازش تصویر است، برای هر دو فواره سوخت و آب استخراج گردیده است. در ادامه شبیه­سازی دو فواره سوخت و آب به صورت سه­بعدی در نرم­افزار تجاری کانورج به کمک مدل­های فیزیکی مناسب برای تعیین رفتار فواره به طور کامل انجام شده است. تحلیل حساسیت و نتایج شبیه‌سازی فواره بر اساس مدل‌های موجود حاکی از آن بود که مهم­ترین تاثیر در رفتار فواره مربوط به مدل شکست است. نتایج این بررسی نشان می­دهد که فواره آب بسیار صلب است و با ایجاد تغییر در پارامترهای پاشش و ضرایب مدل­های فیزیکی، تغییر محسوسی در رفتار آن به­وجود نمی­آید. در نهایت به کمک نتایج تجربی موجود و پس از شناسایی دقیق عوامل موثر بر شبیه‌سازی و میزان اثرگذاری آنها، ضرایب بهینه برای مدل‌های موجود در شبیه‌سازی فواره سوخت و آب در افشانه­های کم­فشار که در موتورهای احتراق داخلی مورد استفاده قرار می­گیرند، معرفی گردیده است.

Keywords:

internal combustion engine , spray simulation , fuel spray , water spray , break-up model , موتورهای احتراق داخلی , شبیه سازی فواره , فواره سوخت , فواره آب , مدل شکست