شبیه سازی احتراق HCGI و آلاینده های آن با استفاده از یک مدل چند منطقه ای

هدف از مطالعه حاضر، توسعه یک مدل چند منطقه ای برای شبیه سازی عملکرد و آلاینده های موتورهای HCCI می باشد. مدل موردنظر شامل چهار نوع منطقه شامل منطقه هسته، منطقه لایه مرزی، مناطق میانی، که مناطقی بین دو منطقه هسته و لایه مرزی هستند، و منطقه درزها می باشد. حجم منطقه هسته، مناطق میانی و لایه های مرزی با زمان تغییر می یابد ولی حجم منطقه مربوط به درزها همواره ثابت و برابر3 درصد حجم فضای مرده می باشد. برای افزایش دقت مدل در پیش بینی عملکرد موتور انتقال حرارت هدایتی بین مناطق مجاور در نظر گرفته شده است. تبادل انرژی بین لایه مرزی و دیواره های محفظه احتراق نیز از طریق انتقال حرارت جابجایی صورت می گیرد. علاوه بر انتقال حرارت هدایتی، انتقال انرژی بین مناطق مجاور با انتقال جرم بین آنها صورت می گیرد. در مدل توسعه یافته برای شبیه سازی فرایند احتراق ازمکانیزم های سینتیک شیمیایی مناسب سوخت مورد مطالعه استفاده شده است. برای محاسبه دقیق دما، فشار و ترکیب گازهای داخل سیلندر در لحظه بسته شدن دریچه ورودی، از یک مدل تک منطقه ای برای شبیه سازی عملکرد موتور در حین فرایندهای تبادل گاز استفاده شده است. صحت سنجی مدل با استفاده از داده های تجربی حاصل از احتراق HCCI هپتان نرمال و متان، صورت می پذیرد. نتایج حاصل از مدل نشان می دهد که مدل دارای دقت مطلوبی در پیش بینی آلاینده ها و فشار داخل محفظه احتراق است. بیشینه خطای مدل در پیش بینی CO برابر با 1/78 % و در پیش بینی UHC برابر با 86/12% می باشد.

Keywords:

موتور HCCI , مدل های چند منطقه ای , مکانیزم سینتیک شیمیایی , انتقال جرم , انتقال حرارت