بررسی عددی عملکرد ترمودینامیکی موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی مبتنی بر چرخه اتکینسون
چکیده
هدف از تعیین عملکرد ترمودینامیکی موتور ، بررسی مشخصاتی است که به واسطه ی آنها می توان موتوری را برای کار در شرایط مطلوب انتخاب نمود و ضمن توجه به مسئله آلودگی هوا، در مصرف انرژی صرفه جویی کرد. برای این منظور برنامه کامپیوتری تهیه شده که عملکرد ترمودینامیکی چرخه قدرت موتورهای احتراق داخلی رفت و برگشتی تک سیلندر شامل مراحل تراکم، احتراق و انبساط مبتنی بر چرخه اتکینسون در حالت پایدار را پیش بینی می کند. مشخصات هندسی موتور و نوع سوخت و شرایط ترمودینامیکی هوای تغذیه به عنوان پارامترهای ورودی به برنامه داده می شوند. انتقال حرارت از گاز های درون سیلندر به محیط اطراف آن از روابط تجربی محاسبه می گردد و در این مورد در کلیه محاسبات رابطه تجربی آناند مورد استفاده قرار گرفته است. در مرحله تراکم معادلات انرژی ، حالت ، انتقال حرارت و کار به صورت دیفرانسیلی نوشته شده و با استفاده از روش نیوتن - رافسون درجه حرارت و فشار انتهای گام محاسباتی محاسبه می گردند. در مرحله احتراق در حجم ثابت با استفاده از معادلات انرژی، حالت و بقاء جرم و بهره گیری از روش نیوتن – رافسون، دما و فشار در انتهای گام محاسباتی و مقدار انتقال حرارت و کار به دست می آیند. در مرحله انبساط نیز از معادلات انرژی ، حالت ، انتقال حرارت و کار با به کارگیری روش نیوتن - رافسون، درجه حرارت و فشار انتهای گام محاسباتی محاسبه می گردند. در ضمن حجم درون سیلندر در هر لحظه با توجه به جابه جایی پیستون و با استفاده از مشخصات هندسی موتور محاسبه می شود. در پایان پارامترهای اصلی عملکرد موتور نظیر راندمان حرارتی، راندمان حجمی، توان اندیکاتوری، مصرف سوخت ویژه و فشار موثر متوسط محاسبه می گردند. همچنین با استفاده از این برنامه منحنی تغییرات مقادیر فشار ، حجم و دما محتویات درون سیلندر برحسب زاویه لنگ به دست می آیند. این برنامه کامپیوتری قادر است عملکرد ترمودینامیکی موتور را برای سوخت های مختلف با فرمول کلی c_x h_y o_z n_w پیش بینی نماید. در محاسبات فعلی نتایج تئوری برای سوخت اکتان به ازای مقادیر مختلف نسبت هم ارزی ، نسبت تراکم و سرعت دورانی لنگ محاسبه و به صورت نمودارهایی ارائه گردیده است.