فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 34 (بهار 1393)

  • بهای روی جلد: 40,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1393/03/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هاشم نوروزی، پرویز قدیمی *، سید مصطفی میرسلیم صفحات 3-15

    افزایش فشار تزریق و استفاده از سوخت های ترکیبی دو راهکار اصلی با هدف کاهش آلایندگی موتورهای دیزل است. از اینرو در مطالعه حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، تاثیر فشارهای تزریق زیاد بر رفتار غیرواکنشی فواره مایع سوخت سنگین و سوخت ترکیبی سوخت سنگین- نرمال بوتانول 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 شبیه سازی تجزیه ثانویه از الگوی ریتز- دیواکار استفاده شده است. علاوه بر این، نتایج عددی مشخصه های فواره با داده های تجربی صحه گذاری شد و از تطابق مناسبی برخوردار است. مشخصه های انتخاب شده برای ارزیابی رفتار فواره مایع شامل، طول نفوذ فواره و زاویه مخروطی به عنوان مشخصه های 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 می شود. با این حال، افزایش فشار از 1000 به 2000 بار تاثیرات چشمگیری در ارتقاء مشخصه های فواره در مقایسه با افزایش 2000 بار به 3000 بار دارد.

    کلیدواژگان: فواره سوخت سنگین، نرمال بوتانول، نرم افزار متن باز OpenFOAM، فشار تزریق زیاد، مشخصه های غیرواکنشی
  • امیر حسین مشرفی، مجید شالچیان، سید مصطفی میرسلیم، محمد مومنی موحد، امیر حسین پریور صفحات 17-27
    کوبش یکی از عوامل اصلی است که بر روی توان خروجی، بازده حرارتی و عمر موتور بنزینی تاثیرگذار است. بررسی نتایج آزمون ها نشان می دهد که ارتعاشات ایجاد شده در اثر کوبش دارای بسامدهای خاصی است که به حالت های ارتعاشی اتاق احتراق بستگی دارد. در این مقاله، ابتدا رفتار موتور مورد آزمون در شرائط دور و بار مختلف با نرم افزار GT-POWER شبیه سازی شد. با استفاده از نتایج شبیه سازی، سرعت صوت در اتاق احتراق در شرائط مختلف پیش بینی شده است. سپس معادله ای برای پیش بینی بسامد حالت های ارتعاشاتی اتاق احتراق به کمک سرعت صوت و هندسه استوانه ارائه شده است. بسامد حالت های ارتعاشاتی اتاق احتراق در اثر وقوع کوبش به کمک تحلیل داده های حسگر کوبش در آزمون های مختلف نیز تعیین شده اند. مقایسه نتایج آزمون، تطابق مناسب بسامد تعیین شده از دو روش را نشان می دهد. همچنین بر طبق نتایج آزمون، تغییر بسامد حالت های 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 بررسی های انجام شده، روشی برای تعیین شدت کوبش و حد مجازی برای تشخیص وقوع این پدیده ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تشخیص کوبش، آستانه کوبش، بسامد کوبش، موتور پرخوران اشتعال جرقه ای
  • محمد کاظمی، مهدی روزبان، امیر مافی، حامد نوابی، مهدی رضایی صفحات 29-39
    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 می شود 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 خرابی های دیگر در موتور می گردد. عوامل موثر در این خرابی بر اساس نمودار استخوان ماهی مشخص گردید و محتمل ترین 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 شبیه سازی اجزاء محدود روش های 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 نتیجه گیری شد محافظ حرارتی به لحاظ موادی و روش ساخت مشکل خاصی ندارد. بنابراین برای جلوگیری از شکست این قطعه علاوه بر رفع کلیه مغایرت ها 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 می شود.
    کلیدواژگان: محافظ حرارتی، تحلیل موادی، تنش حرارتی و ارتعاشی، تحلیل اجزاء محدود
  • شهاب الدین سهرابی، ابوطالب زندی، مهرزاد شمس * صفحات 41-49

    در این مقاله، تاثیر هندسه افشانه بر مشخصه های جریان داخل افشانه و پدیده حفره زایی بررسی شده است. به این منظور جریان حفره زایی داخل افشانه دیزل چندسوراخ با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. جریان درون افشانه، گذرا و دوحالتی (مایع و بخار) فرض و با استفاده از شبیه سازی دوسیالی اویلری شبیه سازی شده است. شبیه سازی دوسیالی، یک شبیه سازی غیرهمگن است. به این معنی که معادلات حاکم برای هر حالت به صورت جداگانه حل می شود. اندرکنش بین حالتی نیز با استفاده از جزءهای تبادل بین حالتی شبیه سازی می شود. برای بررسی اثر هندسه شبیه سازی بر جریان حفره زایی داخل افشانه، تعداد سوراخ های افشانه از 2 تا 8 تغییر داده شده است. نتایج عددی نشان می دهند با افزایش تعداد سوراخ های افشانه، ساختار و قدرت جریان های گردابه ای درون کیسه و سوراخ های افشانه به شدت تغییر می کند. از نقطه نظر مشخصه های جریان داخل افشانه، افزایش تعداد سوراخ های افشانه، کاهش سرعت تزریق و شار جرمی جریان موجب افزایش شدت حفره زایی می شوند. به علاوه، ضریب تخلیه و سطح مقطع موثر افشانه با افزایش تعداد سوراخ های افشانه کاهش می یابد. روش شبیه سازی با مقایسه نتایج عددی و تجربی موجود از تحقیقات پیشین اعتبارسنجی شده است.

    کلیدواژگان: حفره زایی، هندسه افشانه، تزریق دیزل، شبیه سازی عددی، افشانه چندسوراخ
  • کورش گودرزی، امین موسایی، معصومه قرائتی صفحات 51-60
    در این پژوهش، مساله 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 دومرحله ای برای حل مساله معکوس استفاده شده است. بصورت همزمان ضریب انتقال حرارت تماسی و ضریب انتقال حرارت گازهای خروجی تخمین زده شده است. نتایج نشان می دهد که در ابتدای بازه زمانی ضریب انتقال حرارت تماسی بخوبی تخمین زده نمی شود اما با افزایش زمان بهبود در تخمین حاصل می شود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت تماسی، دریچه دود، انتقال حرارت معکوس
  • رضا حوراسفند، سید رضا موسوی سیدی، وحید شاطریان القلندیس صفحات 61-70
    در این مطالعه، که بر روی موتور چهار استوانه دیزل MN440A-75AD انجام شد، هدف بررسی و ارزیابی مقایسه ای تاثیر تلمبه های 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 تلمبه های افشانه فوق الذکر 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 نرم افزار 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 داده های حاصل از آزمایش، عامل نوع تلمبه افشانه اختلاف معنی داری در سطح احتمال 1 درصد بر مقدار گشتاور و مصرف سوخت ویژه ترمزی دارد. در حالی که بر مقدار توان ترمزی تاثیر معنی دار ندارد. همچنین، نوع تلمبه افشانه بر مقدار آلاینده های منتشر شده از موتور (Soot، NOx و HC) تاثیر معنی دار در سطح احتمال 1 درصد دارد.
    کلیدواژگان: آلاینده، متغیرهای عملکردی، سامانه سوخت رسانی، فشار پاشش سوخت، موتور دیزل
|
  • H. Nowruzi, P. Ghadimi, S.M. Mirsalim Pages 3-15

    Increasing 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).‎

    Keywords: HFOn, butanol, High injection pressure, Non, reacting characteristics, OpenFOAM open, source ýsoftware
  • A.H. Moshrefi, M. Shalchian, S.M. Mirsalim, M. Momeni Movahed, A.H. Parivar Pages 17-27
    One 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.‎
    Keywords: Knock detection, Knock threshold, Knock frequency, Spark ignition turbocharged ýengine
  • M. Kazemi, M. Roozban, A. Mafi, H. Navabi, M. Rezaei Pages 29-39
    Many 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.‎
    Keywords: Heat shield, Material analysis, Stress, vibration analysis, Finite element analysis
  • S. Sohrabi, A. Zandi, M. Shams Pages 41-49

    In 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.‎

    Keywords: Cavitation, Nozzle geometry, Diesel injection, Numerical simulation, Multi, hole nozzle
  • K. Goudarzi, A. Moosaie, M. Gharaati Pages 51-60
    In 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.‎
    Keywords: Contact heat transfer, Exhaust valve, Inverse heat transfer
  • R. Hooresfand, S.R. Mousavi Seyedi, V. Shaterian Alghalandis Pages 61-70
    The 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%.‎
    Keywords: Pollutants, Performance parameters, Fuel system, Fuel injection pressure, Diesel engine