شبیه سازی عددی احتراق سوخت در موتور دیزل با استفاده از واکنش های کاهش یافته
چکیده
در کار حاضر شبیه سازی عددی سوختن هپتان در شرائط موتور دیزل با استفاده از یک مکانیزم شیمیائی ساده شده انجام شده است. در این راستا مدل جدید neuro-pasr برای احتراق ارائه شده است. در مدل جدید که براساس مدل رآکتور نیمه آمیخته بنا نهاده شده است، در محاسبات سینتیک شیمیائی به جای حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر گونه های جرمی، از یک مجموعه شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. این شبکه های عصبی مصنوعی توسط محاسبات سینتیک شیمیائی در حالتهای صفر بعدی آموزش داده شده اند. بدین منظور برای هر حالت بیش از صد هزار الگوی آموزشی تولید شده و شبکه های عصبی مصنوعی که خروجی آنها نرخ تولید یا مصرف گونه های جرمی هستند با این الگوها آموزش داده شده اند. مدل جدید برای دو سوخت متان و هپتان مورد استفاده قرار گرفته است. برای هر سوخت دو نسخه از مدل جدید ارائه شده است. در نسخه اول چهار گونه جرمی شامل سوخت، اکسیژن، دی اکسیدکربن و آب و یک واکنش یک قدمی در نظر گرفته شده است. در نسخه دوم علاوه بر چهار گونه فوق مونواکسید کربن نیز در نظر گرفته و از یک مکانیزم دو واکنشی استفاده شده است. در هر یک از سوختها، نتایج برای یک محفظه احتراق فشار ثابت با استفاده از مدل جدید، مکانیزم شیمیائی مفصل ویک واکنش یک قدمی ارائه شده است. مدل جدید در کلیه شرائط شامل نسبتهای سوخت وهوا و دمای اولیه نتایج بسیار بهتری نسبت به واکنش یک قدمی درپی داشته است. در ادامه شبیه سازی ها برای یک بمب حجم ثابت و بااستفاده از cfd انجام شده است. مدل جدید در غالب نرم افزار اپن فوم اضافه شده است. بمب حجم ثابت با استفاده از مدل جدید،مکانیزم شیمیائی مفصل و یک واکنش یک قدمی شبیه سازی شده است. مدل جدیدا نتایج مناسبی در تعیین توزیع دمای بمب در حالت گذرا داشته و زمان محاسبات بسیار کمی نسبت به مکانیزم شیمیائی مفصل داشته است. در قسمت دوم استفاده از سوختهای ترکیبی مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور یک سوخت ترکیبی جدید شامل سوخت دیزل و ایزوپروپیل الکل برای استفاده در موتور دیزل پیشنهاد شده است. خواص ترموفیزیکی سوخت جدید بصورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. به منظور امکان سنجی استفاده از سوخت جدید اسپری سرد این سوخت شبیه سازی شده و با سوخت دیزل خالص مقایسه شده است. در انتها سوخت جدید در یک موتور دیزل چهار سیلندر بکار گرفته شده و عملکرد موتور با این سوخت و دیزل خالص مقایسه شده است.