شبیه سازی احتراق HCCI و آلاینده های آن با استفاده از شبیه سازی چندمنطقه ای

هدف از مطالعه حاضر، توسعه شبیه سازی چندمنطقه ای برای عملکرد و آلاینده های موتورهای HCCI است. شبیه سازی شامل منطقه هسته، منطقه لایه مرزی، مناطق میانی (مناطقی بین دو منطقه هسته و لایه مرزی) و منطقه درزها است. حجم منطقه هسته، مناطق میانی و لایه های مرزی با زمان تغییر می یابد ولی حجم منطقه درزها همواره ثابت و برابر ۳ درصد حجم فضای مرده است. برای افزایش دقت شبیه سازی در پیش بینی عملکرد موتور انتقال حرارت هدایتی بین مناطق مجاور درنظر گرفته شده است. تبادل انرژی بین لایه مرزی و دیواره های محفظه احتراق نیز از طریق انتقال حرارت جابه جایی صورت می گیرد. علاوه بر انتقال حرارت هدایتی، انتقال انرژی بین مناطق مجاور با انتقال جرم بین آنها صورت می گیرد. در حالت توسعه یافته برای شبیه سازی فرایند احتراق از سازوکارهای سینتیک شیمیایی مناسب سوخت استفاده شده است. برای محاسبه دقیق دما، فشار و ترکیب گازهای داخل استوانه در لحظه بسته شدن دریچه ورودی، از فرض تک منطقه ای برای شبیه سازی عملکرد موتور در حین فرایندهای تبادل گاز استفاده شده است. شبیه سازی با داده های تجربی احتراق HCCI هپتان نرمال و متان صحت سنجی شد. نتایج نشان می دهند که شبیه سازی دارای دقت مناسبی در پیش بینی آلاینده ها و فشار داخل محفظه احتراق است. بیشینه خطای شبیه سازی در پیش بینی CO برابر با ۱.۷۸ درصد و در پیش بینی UHC برابر با ۱۲.۸۶ درصد است.

Keywords:

HCCI engine , Multi-zone model , Chemical kinetics mechanism , Mass transfer , Heat transfer , موتور HCCI , شبیه سازی چندمنطقه ای , سازوکار سینتیک شیمیایی , انتقال جرم , انتقال حرارت