تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

شبیه‌‏سازی دینامیک سیالات محاسباتی لایه سوخت روی دیواره در هنگام پاشش سوخت و احتراق در ‏موتوری سه‌‏استوانه تزریق مستقیم‎ ‎پرخوران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران
2 مرکز تحقیقات موتور ایران‌خودرو (ایپکو)، تهران، ایران
چکیده
در این پژوهش، الگوی سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی رفتار افشانه سوخت و احتراق در موتوری سه‌‏استوانه با استفاده از افشانه شش سوراخ ایجاد شد. برای اعتبارسنجی الگو، فشار داده درون استوانه در شرکت تحقیقات موتور ایران خودرو (ایپکو) تحت شرایط دریچه گاز کاملاً باز و 5500 دور در دقیقه انجام شد. داده‌های به‌دست‌آمده در الگوی دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیه‌سازی تزریق افشانه و فرآیند احتراق در داخل استوانه در طول تزریق سوخت گنجانده شد. دمای قطره و توزیع لامبدا طی 30 تا 279 درجه پس از تزریق نمایش داده شدند. توزیع دما در طول 2 تا 40 درجه بعد از نقطه مکث بالا در مقاله نشان داده شده است. در نهایت سوخت تبخیر شده و لایه سوخت دیواره بستار، آستر، سمبه و دریچه‌‏های ورودی و خروجی بررسی شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

CFD simulation of wall film during fuel injection and combustion in a three-cylinder ‎turbocharged gasoline direct injection engine

نویسندگان English

Arash Mohammadi 1
Nima Ajami 2
AmirHossein Parivar 2
Peyman Sharghi 2
1 Mechanical Engineering Department, Shahid Rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran
2 Irankhodro Powertrain Company (IPCo), Tehran, Iran
چکیده English

In this research, a 3D-CFD model was created to investigate the behavior of spray and combustion in a three-cylinder GDI engine using a six-hole nozzle injector. To validate the model, in-cylinder data pressure was conducted at Iran Khodro Power Train Company (IPCO) under wide-open throttle and 5500 rpm conditions. The obtained data were incorporated into the CFD model to simulate the spray evolution and combustion process inside the cylinder during fuel injection. Droplet temperature and lambda distribution from 30 deg to 279 deg after injection Were displayed. Temperature distribution during 2 to 40 deg ATDC was illustrated in the paper. Finally, evaporated fuel and wall film of the cylinder head, liner, and piston. Intake and exhaust valves and equivalence ratio in the combustion chamber have been studied.

کلیدواژه‌ها English

GDI
Injector
Mixture Preparation
Spray Modeling
[1] Amsden AA. KIVA-3V, release 2: improvements to KIVA-3V. Los Alamos National Lab.(LANL), Los Alamos, NM (United States); 1999 May 1.
[2] Group CA. STAR-CD Version 3.26 User's Guide; 2008.
[3] Bianchi GM, Richards K, Reitz RD. Effects of initial conditions in multidimensional combustion simulations of HSDI diesel engines. SAE Technical Paper; 1999 Mar1. doi: 10.4271/1999-01-1180:10
[4] Wegner B, Maltsev A, Schneider C, Sadiki A, Dreizler A, Janicka J. Assessment of unsteady RANS in predicting swirl flow instability based on LES and experiments. International Journal of Heat and Fluid Flow. 2004 Jun 1;25(3):528-36. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2004.02.01‎
[5] Chow WK, Li J. Numerical simulations on thermal plumes with k–ε types of turbulence models. Building and Environment. 2007 Aug 1;42(8):2819-28. doi: 10.1016/j.buildenv.2005.12.006
[6] Gilmore J, Jermy M. CFD study of wake decay and separation regions in jet engine test facilities. In Proceedings of the 16th Australasian Fluid Mechanics Conference; 2007; Crown Plaza, Gold Coast, Australia.
[7] Bardow A, Bischof CH, Bücker HM, Dietze G, Kneer R, Leefken A, Marquardt W, Renz U, Slusanschi E. Sensitivity-based analysis of the κ-ε model for the turbulent flow between two plates. Chemical Engineering Science. 2008 Oct 1;63(19):4763-75. doi: 10.1016/j.ces.2007.12.029
[8] FLUENT manuals. 2015.‎
[9] Sadakane S, Sugiyama M, Kishi H, Abe S, Harada J, Sonoda Y. Development of a new V-6 high performance stoichiometric gasoline direct injection engine. SAE Technical Paper; 2005 Apr 11. doi: 10.4271/2005-01-1152
[10] Zhang Z, Li A, Zheng Z. Numerical simulation research on the influence of the parameters of water injection on the GDI engine. International Journal of Engine Research. 2023 Jun;24(6):2568-91. doi: 10.3390/pr10101909
[11] Zhang Z, Dai X, Zheng Z. Numerical Simulation Study on the Effect of Port Water Injector Position on the Gasoline Direct Injection Engine. Processes. 2022 Sep 21;10(10):1909.
[12] Li X, Li D, Dimitriou P, Ajmal T, Aitouche A, Mobasheri R, Rybdylova O, Pei Y, Peng Z. Comparative investigation on macroscopic and microscopic characteristics of impingement spray of gasoline and ethanol from a GDI injector under injection pressure up to 50 MPa. Energy Reports. 2023 Dec 1;9:1910-8. doi: 10.1016/j.egyr.2023.01.024
[13] Oh H, Hwang J, White L, Pickett LM, Han D. Spray collapse characteristics of practical GDI spray for lateral-mounted GDI engines. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022 Jul 1;190:122743. doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2022.122743
[14] Lu L, Pei Y, Qin J, Peng Z, Wang Y, Zhong K. Experimental study on spatial distribution characteristics of cylinder-wall oil films under fuel spray impinging condition of GDI engine. Energy. 2022 Sep 1;254:124381. doi: 10.1016/j.energy.2022.124381
[15] Qiao J, Liu J, Zhang Q, Liang J, Wang R, Zhao Y, Shen D. Experimental investigation on the effects of Miller cycle coupled with asynchronous intake valves on the performance of a high compression ratio GDI engine. Fuel. 2023 Jan 15;332:126088. doi: 10.1016/j.fuel.2022.126088
[16] Muddapur A, Sahu S, Jose JV, Sundararajan T. Spray–wall impingement in a multi-hole GDI injector for split injection at elevated wall temperature and ambient conditions. Thermal Science and Engineering Progress. 2022 Aug 1;33:101367. doi: 10.1016/j.tsep.2022.101367
[17] Berni F, Sparacino S, Riccardi M, Cavicchi A, Postrioti L, Borghi M, Fontanesi S. A zonal secondary break-up model for 3D-CFD simulations of GDI sprays. Fuel. 2022 Feb 1;309:122064. doi: 10.1016/j.fuel.2021.122064‎
دوره 70، شماره 4 - شماره پیاپی 73
مقالات انگلیسی
زمستان 1402
صفحه 1-13

  • تاریخ دریافت 08 اردیبهشت 1403
  • تاریخ بازنگری 24 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش 30 اردیبهشت 1403