انجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127Numerical investigation of non-reacting spray characteristics of heavy âfuel and alternative fuel under high injection pressureبررسی عددی مشخصههای غیرواکنشی فواره سوخت سنگین و سوخت جایگزین تحت فشار تزریق زیاد315697715FAهاشم نوروزیپرویز قدیمیسید مصطفی میرسلیمJournal Article20221127Increasing the injection pressure and using blend fuels are two strategies for reducing the emission of diesel engines. Accordingly, in the present study, by using the CFD analysis, the influence of high injection pressures on the non-reacting behavior of the liquid HFO and HFOn-butanol blend spray as an alternative fuel is studied. Three different injection pressures of 1000, 2000 and 3000 (bar) in a constant volume chamber of the medium speed diesel engine at the temperature of 298 K have been considered. Furthermore, an Eulerian-Lagrangian multiphase scheme has been used for simulating the interaction of the discrete liquid phase of the fuel with continuous air phase, while the Reitz-Diwakar scheme has been utilized for modeling the secondary breakup. Furthermore, numerical results of spray characteristics are validated with experimental data and a favorable agreement has been achieved. Based on obtained results, increasing the injection pressure would cause an increase in the spray penetration length and the spray cone angle and a decrease in the Sauter mean diameter (SMD). However, increasing the injection pressure from 1000 to 2000 (bar) has more significant effect on improving spray characteristics than an increase from 2000 to 3000 (bar).افزایش فشار تزریق و استفاده از سوختهای ترکیبی دو راهکار اصلی با هدف کاهش آلایندگی موتورهای دیزل است. از اینرو در مطالعه حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، تأثیر فشارهای تزریق زیاد بر رفتار غیرواکنشی فواره مایع سوختسنگین و سوخت ترکیبی سوختسنگین- نرمالبوتانول به عنوان سوخت جایگزین مطالعه گردیده است. سه فشار تزریق متفاوت 1000، 2000 و 3000 بار در محفظه احتراق حجم ثابت با دمای 298 کلوین در موتور دیزل دور متوسط در نظر گرفته شده است. همچنین، برای محاسبه اندرکنش حالت گسسته سوخت مایع با حالت پیوسته هوا از طرحواره چندحالتی اویلری- لاگرانژی و برای شبیهسازی تجزیه ثانویه از الگوی ریتز- دیواکار استفاده شده است. علاوه بر این، نتایج عددی مشخصههای فواره با دادههای تجربی صحهگذاری شد و از تطابق مناسبی برخوردار است. مشخصههای انتخاب شده برای ارزیابی رفتار فواره مایع شامل، طول نفوذ فواره و زاویه مخروطی به عنوان مشخصههای کلان و قطر میانگین ذرات به عنوان مشخصه خرد است. بر پایه نتایج محاسباتی استخراج شده، افزایش طول نفوذ فواره، افزایش زاویه مخروطی فواره و کاهش قطر میانگین ذرات، با افزایش فشار تزریق دیده میشود. با این حال، افزایش فشار از 1000 به 2000 بار تأثیرات چشمگیری در ارتقاء مشخصههای فواره در مقایسه با افزایش 2000 بار به 3000 بار دارد.https://www.engineresearch.ir/article_697715_b052c077692b72652bebbd5ee3f76516.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127Knock detection based on main vibration frequencies analysis in spark âignition turbocharged engineتشخیص کوبش براساس تحلیل بسامدهای ارتعاشی اصلی در موتور پرخوران اشتعال جرقهای1727697716FAامیر حسین مشرفیمجید شالچیانسید مصطفی میرسلیممحمد مومنی موحدامیر حسین پریورJournal Article20221127One of main factors that affects outputs, thermal efficiencies and lifetimes of the engine is "knock". Experimental results revealed that vibrating signals generated from knocks has certain frequencies related to vibration modes of the combustion chamber. In this paper, the behavior of the engine during different operating conditions has been simulated using the GT-POWER software. Based on simulation results, speeds of sound waves within the combustion chamber have been predicted at knock conditions. Then, a mathematical correlation was used to predict vibration frequencies based on the speed of sounds in the combustion chamber and cylindrical geometries. Vibration frequencies have also been measured experimentally using knock sensor data. Comparing simulation results with experimental data demonstrated an appropriate correlation between two methods and confirmed that the effect of other parameters on the vibration frequency could be negligible. Finally, a method for determining the occurrence and the severity of knocks and a threshold for the detection of this phenomenon has been proposed.کوبش یکی از عوامل اصلی است که بر روی توان خروجی، بازده حرارتی و عمر موتور بنزینی تأثیرگذار است. بررسی نتایج آزمونها نشان میدهد که ارتعاشات ایجاد شده در اثر کوبش دارای بسامدهای خاصی است که به حالتهای ارتعاشی اتاق احتراق بستگی دارد. در این مقاله، ابتدا رفتار موتور مورد آزمون در شرائط دور و بار مختلف با نرمافزار GT-POWER شبیهسازی شد. با استفاده از نتایج شبیهسازی، سرعت صوت در اتاق احتراق در شرائط مختلف پیشبینی شده است. سپس معادلهای برای پیشبینی بسامد حالتهای ارتعاشاتی اتاق احتراق به کمک سرعت صوت و هندسه استوانه ارائه شده است. بسامد حالتهای ارتعاشاتی اتاق احتراق در اثر وقوع کوبش به کمک تحلیل دادههای حسگر کوبش در آزمونهای مختلف نیز تعیین شدهاند. مقایسه نتایج آزمون، تطابق مناسب بسامد تعیین شده از دو روش را نشان میدهد. همچنین بر طبق نتایج آزمون، تغییر بسامد حالتهای ارتعاشاتی اتاق احتراق در دور و بارهای مختلف موتور ناچیز است و دامنه منحنی طیف بسامدی در بسامدهای تعیین شده، افزایش محسوسی در شرائط وقوع کوبش خواهد داشت. در انتها با توجه به بررسیهای انجام شده، روشی برای تعیین شدت کوبش و حد مجازی برای تشخیص وقوع این پدیده ارائه شده است.https://www.engineresearch.ir/article_697716_8dd673be6117dc070ef67641a1e934f2.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127Root causes failure analysis of exhaust manifold heat shield failureتحلیل ریشههای خرابی شکست محافظ حرارتی پایینی چندراهه دود2939697717FAمحمد کاظمیمهدی روزبانامیر مافیحامد نوابیمهدی رضاییJournal Article20221127Many internal combustion engines have one or two heat shields that have been installed on the exhaust manifold to avoid the heat transfer to upper parts of the engine, such as the valve cover. In some engines, this part fails due to the fracture and then causes the engine noise and other failures in the engine. In this analysis, root causes of the failure were determined based on the fish bone diagram. In this research, the failure of a heat shield of the spark engine has been investigated and the finite element method (FEM) simulation was used for its design improvement. The analysis of the studied heat shield with the RCA method showed that the malfunction and the assembly problem were both root causes of this failure. Therefore, this part has been produced by dimensional and geometrical approaches. In addition, the heat shield was not a significant problem in the material. Therefore, to prevent this failure, in addition to removing all odds of the production according to CAE results, have any suggestion for increasing the strength of this part includes the fillet creation, edge bending up or down and the rib creation.محافظ حرارتی چندراهه دود، یکی از قطعات مهم موتور خودروهای سواری است. در اکثر موتورها یک یا دو محافظ حرارتی بر روی چندراهه دود نصب میشود تا از انتقال حرارت به قطعات فوقانی موتور جلوگیری شود. از آنجا که این قطعه تحت بارهای حرارتی و ارتعاشی ناشی از کارکرد موتور است، احتمال شکست آن تحت این بارها زیاد است. شکست این قطعه موجب اغتشاش، سروصدا و خرابیهای دیگر در موتور میگردد. عوامل مؤثر در این خرابی بر اساس نمودار استخوان ماهی مشخص گردید و محتملترین دلایل آن بررسی شدند. در این تحقیق، شکست محافظ حرارتی پایینی یک موتور بنزینی به روش تحلیل خرابی (ابعادی، ساختی، موادی، CAE و ...) بررسی شد. سپس از طریق شبیهسازی اجزاء محدود روشهای اصلاح آن پیشنهاد شد. با توجه به نمودار استخوان ماهی و بررسی اثرات شکست دلیل اصلی خرابی محافظ حرارتی پایینی عدم ساخت دقیق و همبندی کامل این قطعه بوده است. این قطعه به لحاظ ابعادی دقیق نبود و باید با دقت بیشتری ساخته شود و همبندی گردد. همچنین نتیجهگیری شد محافظ حرارتی به لحاظ موادی و روش ساخت مشکل خاصی ندارد. بنابراین برای جلوگیری از شکست این قطعه علاوه بر رفع کلیه مغایرتها ساخت و با توجه به نتایج این تحلیل CAE از جمله ایجاد پخ، خمکاری لبه به سمت بالا یا پایین و ادامه دادن امتداد فرورفتگی برای افزایش استحکام این قطعه ارایه میشود.https://www.engineresearch.ir/article_697717_0ad295cecd30d492727c00d18d9254c8.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127Numerical investigation of cavitation in diesel injector nozzle using two-âfluid modelingبررسی عددی حفرهزایی در افشانه تزریق دیزل با استفاده از شبیهسازی دوسیالی4149697718FAشهاب الدین سهرابیابوطالب زندیمهرزاد شمسJournal Article20221127In this paper, the effect of the injector geometry has been investigated on characteristics of the internal nozzle flow and the cavitation phenomenon. To this end, the cavitational flow inside a multi-hole diesel injector was simulated using the computational fluid dynamics. The flow inside the nozzle was considered transient and biphasic (liquid phase and vapor phase) and was simulated using the Eulerian two-fluid model, which is a non-homogeneous model. In this model, governing equations were solved for each phase separately. The interaction between phases was modeled using relevant interfacial exchange terms. To investigate the effect of the nozzle geometry on the cavitational flow, the number of injector holes was varied from 2 to 8. Results showed that by increasing the number of nozzle holes, the structure and the intensity of the vortex flow in the nozzle sac and holes are extremely varied. From the nozzle flow characteristics point of view, an increase in the number of nozzle holes, resulted in a reduction in the injection velocity and the mass flow rate and an increase in the cavitation intensity. Furthermore, the discharge coefficient and the effective area of the nozzle fall with increasing the number of nozzle holes. The simulation method was validated by comparing numerical results with experimental data and a good agreement was achieved.در این مقاله، تأثیر هندسه افشانه بر مشخصههای جریان داخل افشانه و پدیده حفرهزایی بررسی شده است. به این منظور جریان حفرهزایی داخل افشانه دیزل چندسوراخ با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیهسازی شده است. جریان درون افشانه، گذرا و دوحالتی (مایع و بخار) فرض و با استفاده از شبیهسازی دوسیالی اویلری شبیهسازی شده است. شبیهسازی دوسیالی، یک شبیهسازی غیرهمگن است. به این معنی که معادلات حاکم برای هر حالت به صورت جداگانه حل میشود. اندرکنش بینحالتی نیز با استفاده از جزءهای تبادل بین حالتی شبیهسازی میشود. برای بررسی اثر هندسه شبیهسازی بر جریان حفرهزایی داخل افشانه، تعداد سوراخهای افشانه از 2 تا 8 تغییر داده شده است. نتایج عددی نشان میدهند با افزایش تعداد سوراخهای افشانه، ساختار و قدرت جریانهای گردابهای درون کیسه و سوراخهای افشانه به شدت تغییر میکند. از نقطه نظر مشخصههای جریان داخل افشانه، افزایش تعداد سوراخهای افشانه، کاهش سرعت تزریق و شار جرمی جریان موجب افزایش شدت حفرهزایی میشوند. بهعلاوه، ضریب تخلیه و سطح مقطع مؤثر افشانه با افزایش تعداد سوراخهای افشانه کاهش مییابد. روش شبیهسازی با مقایسه نتایج عددی و تجربی موجود از تحقیقات پیشین اعتبارسنجی شده است.https://www.engineresearch.ir/article_697718_6fcc505219b2a10b7b09ca5319a9ccb1.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127A study of contact heat transfer problem in exhaust valve of internal âcombustion enginesمطالعه مسأله انتقال حرارت تماسی در دریچه دود موتورهای احتراق داخلی5160697719FAکورش گودرزیامین موسائیمعصومه قرائتیJournal Article20221127In this study, the contact heat transfer through the exhaust valve and its seat has been solved in three dimensions using the inverse heat transfer method. The conjugate gradient method using a two-step search was used to solve the inverse problem. Simultaneously, the contact heat transfer coefficient and the exhaust heat transfer coefficient were estimated. The contact heat transfer coefficient was estimated fairly at first times however, the accuracy of the estimate increased by the time.در این پژوهش، مسأله انتقال حرارت تماسی میان دریچه و نشیمنگاه در حالت سه بعدی (متقارن محوری) با استفاده از روش انتقال حرارت معکوس بررسی شده است. از روش تغییر مزدوج با استفاده از گام جستجو دومرحلهای برای حل مسأله معکوس استفاده شده است. بصورت همزمان ضریب انتقال حرارت تماسی و ضریب انتقال حرارت گازهای خروجی تخمین زده شده است. نتایج نشان میدهد که در ابتدای بازه زمانی ضریب انتقال حرارت تماسی بخوبی تخمین زده نمیشود اما با افزایش زمان بهبود در تخمین حاصل میشود.https://www.engineresearch.ir/article_697719_f2f0f8d83d720437b7e7cc2b4f66cf09.pdfانجمن علمی موتور ایرانتحقیقات موتور1735-5214343420221127Experimental investigation of injector pump type effect on performance âparameters and emissions of âdiesel engine at full loadبررسی تجربی تأثیر نوع تلمبه افشانه بر متغیرهای عملکردی و آلایندگی موتور دیزل در بار کامل6170697720FAرضا حوراسفندسید رضا موسوی سیدیوحید شاطریان القلندیسJournal Article20221127The point of this study is a comparative evaluation of effects of DPA rotary and PL linear injector pumps on performance parameters (torque, power and brake specific fuel consumption) and emissions (Soot, NOx and HC) with variable speeds of the engine at full loads. Thus each of aforementioned pumps were installed and the engine was tested at 11 different engine speeds, from 1000 to 2000 (rpm) with 100 (rpm) intervals. The statistical analysis was conducted by the Minitab software (version 16) based on the factorial test with a completely randomized model considering the pump (linear and rotary) and engine speed factors with 3 replications. Results of the statistical analysis of data showed a significant difference at 1% level of the injector pump on the brake torque and the specific fuel consumption, while there was no significant effect on the amount of the brake power. The type of the injector pump on the amount of emissions (Soot, NOx and HC) emitted from the engine, has a significant effect on the level of 1%.در این مطالعه، که بر روی موتور چهار استوانه دیزل MN440A-75AD انجام شد، هدف بررسی و ارزیابی مقایسهای تأثیر تلمبههای افشانه دوار DPA و خطی PL بر متغیرهای عملکردی (گشتاور، توان و مصرف سوخت ویژه ترمزی) و آلایندگی (Soot، NOx و HC) با تغییرات دور موتور و در بار کامل است. بنابراین، هر یک از تلمبههای افشانه فوقالذکر بر روی موتور بسته شد، موتور در یازده حالت مختلف دور موتور به فاصله 100 دور در دقیقه (د.د.د.)، از حداقل دور 1000 د.د.د. تا حداکثر دور 2000 د.د.د.، با ثابت نگه داشتن تمامی شرائط عملکردی موتور و با توجه به پایداری لگام ترمز برای ثابت نگهداشتن دور موتور در سرعت معینی، آزمایش شد. تحلیل آماری این تحقیق با نرمافزار MINITAB و با آزمایش بر پایه طرح کامل تصادفی با دو عامل نوع تلمبه (ردیفی و دوار) و عامل دور موتور با سه تکرار انجام گردید. بر اساس نتایج بدست آمده از تحلیل آماری دادههای حاصل از آزمایش، عامل نوع تلمبه افشانه اختلاف معنیداری در سطح احتمال 1 درصد بر مقدار گشتاور و مصرف سوخت ویژه ترمزی دارد. در حالی که بر مقدار توان ترمزی تأثیر معنیدار ندارد. همچنین، نوع تلمبه افشانه بر مقدار آلایندههای منتشر شده از موتور (Soot، NOx و HC) تأثیر معنیدار در سطح احتمال 1 درصد دارد.https://www.engineresearch.ir/article_697720_8a9975e5fd1548e9ce58f32468ed5180.pdf