شبیه‌سازی سه بعدی چرخه بسته موتور گازسوز اشتعال جرقه‌ای و بررسی اثر هندسه محفظه احتراق بر توان و آلایندگی

نویسندگان

چکیده

موتورهای احتراق داخلی مدتهاست که به عنوان موتورهای ثابت در کارخانجات و نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند. در سال‌های اخیر تقاضا برای حفاظت محیط زیست و بکار‌گیری سوخت‌های جایگزین، بازار تولید را به سمت سامانه‌های تولید قدرت با استفاده از موتور‌های گاز‌سوز بزرگ تحریک کرده است. در این تحقیق، به بررسی اثر عمق کاسه سمبه بر روی عملکرد و میزان آلایندگی موتورهای گاز سوز می‌پردازیم. برای این منظور از دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی برای شبیه‌سازی چرخه موتور استفاده می‌گردد. با اعمال معادلات احتراق، آشفتگی و آلایندگی، چرخه بسته موتور یعنی از زمان بسته شدن دریچه ورودی هوا تا زمان باز شدن دریچه خروجی دود شبیه‌سازی می‌شود. ابتدا نتایج، با داده‌های تجربی صحه‌گذاری می‌شود. سپس با شبیه‌سازی سه شکل سمبه متفاوت، فشار و دمای حاصل شده در داخل استوانه و مقدار آلایندگی آن‌ها با هم مقایسه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که سمبه‌ای که بهترین اختلاط و مناسب‌ترین آشفتگی را در داخل محفظه احتراق ایجاد کند دارای عملکرد بهتر است و میزان آلایندگی کمتری نیز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

3D simulation of close cycle of spark ignition gas engine and investigation on effects of combustion chamber geometry on power and emissions

نویسندگان [English]

  • N. Ghadimi
  • M. Gorji
  • D. Domiri Ganji
چکیده [English]

Internal combustion engines have been used as stationary engines in factories and power plants for a long time. In recent years, the demand for the environmental protection and the use of alternative fuels has excited the product market to power generation systems using heavy duty gas engines. This research activity investigates the effect of the piston bowl depth on the performance and emissions of gas engines. Towards this purpose, the 3D computational fluid dynamic model was used to simulate the cycle engine. By implementing equations (of the combustion, the turbulence and the pollution), the close cycle of the engine was simulated and results were presented in graphs and contours. Firstly, results were validated with experimental data and by simulating of three different pistons, their pressures and temperatures, inside the cylinder and their amounts of emissions were compared. Obtained results showed that the combustion chamber, which was created best mixing and the optimum turbulence, had the best performance and released lower emissions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heavy duty gas engines
  • Combustion chamber shape
  • Emission