شبیه سازی موتور دیزل با استفاده از الگوی چند منطقهای و سینتیک شیمیایی

هدف مطالعه حاضر توسعه یک الگوی چند منطقهای برای شبیهسازی عملکرد موتورهای دیزل پاشش مستقیم است. هندسه بندی مناطق الهام گرفته از شکل مخروطی فواره بوده است. برای محاسبه زاویه مخروطی فواره از معادله سایبرز استفاده شده است. برای محاسبه طول منطقه مایع نیز از معادله هیگینز استفاده شده است. برای محاسبه مقدار جرم ورودی به داخل محفظه احتراق از فشار تجربی پشت افشانه استفاده شده است. مقدار جرم ورودی به هر منطقه از افشانه از معادله ارائه شده در مرکز تحقیقات موتور سندیا به دست آمده است. در این الگو از سازوکار سینتیک شیمیایی برای شبیهسازی عملکرد موتور دیزل استفاده شده است. بنابراین برای محاسبه نرخ نفوذ ذرات سوخت و هوا در داخل یکدیگر از قانون فیک بهره گرفته شده است. از زیر الگوهای کمکین برای شبیهسازی شیمی احتراق استفاده شده است. از سازوکار سینتیک شیمیایی ارائه شده در دانشگاه چالمرز برای شبیهسازی شیمی احتراق سوخت دیزل استفاده شده است. این سازوکار دارای ۷۶ گونه و ۳۲۷ واکنش است. و در آن از ۶ واکنش برای شبیهسازی تولید دوده و از ۱۴ واکنش برای شبیهسازی تولید اکسیدهای نیتروژن استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج تجربی نشان میدهد که الگو دارای قابلیت مطلوبی در پیش بینی آلاینده ها و عملکرد موتور است. بیشینه خطای الگو در پیش بینی دوده ۲۰% و در پیش بینی اکسیدهای نیتروژن ۱۵% برآورده شده است.