فهرست مطالب

  • پیاپی 54 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/02/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بهرام وزیری، محمد آزادی*، مجتبی بیگلری، سید نوید مدنی صفحات 3-12

    دراین تحقیق تاثیر تغییرات عدد پرانتل با دما بر توان، بازدهی و اتلاف حرارتی موتور استرلینگ نوع گاما بررسی شده است. شایان ذکر است که عدد پرانتل، تابع ویسکوزیته، ضریب هدایت حرارتی و ضریب گرمایی ویژه در فشار ثابت سیال عامل می باشد که وابستگی این دو خاصیت اول ترمودینامیکی به دما، در این مقاله، مطالعه شده است. به همین منظور، ابتدا یک کد ترمودینامیکی به روش آدیاباتیک غیر ایده آل نوشته شد که در آن تلفاتی مانند افت فشار موتور و تلفات حرارتی بازیاب، در نظر گرفته شد. در گام بعدی، کد نوشته با داده های آزمایش تجربی، اعتبارسنجی شد. سپس، نتایج مدنظر در فشار 8 بار و سرعت 970 دور بر دقیقه برای سه سیال عامل هوا، هلیم و هیدروژن، در بازه دمایی منبع گرم (350 تا 750 درجه سانتیگراد) و در دو حالت پرانتل ثابت و متغیر با دما، استخراج گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که میزان درصد تغییرات توان، بازدهی و اتلاف حرارتی برای گاز هوا، در دو حالت پرانتل ثابت و متغیر کمتر از 12 درصد، برای گاز هلیم کمتر از 6 درصد و برای گاز هیدروژن کمتر از 5 درصد بود که بیشترین تغییرات در قسمت توان موتور مشاهده شد. در نهایت با استفاده از آنالیز رگرسیون، میزان حساس بودن درصد تغییرات عملکرد موتور استرلینگ، در هر دو حالت پرانتل ثابت و متغیر با دما، برای هر سه گاز مشخص شد.

    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، خواص ترمودینامیکی، سیال عامل، وابستگی به دما
  • میثم شیخ وظایفی*، مفید گرجی بندپی، علیرضا حاجی علی محمدی، مصطفی آقا میرسلیم صفحات 13-23

    فشار بالای سوخت در افشانه های موتورهای دیزلی نسل جدید با مجراهای نازل متعدد و کوچک بهبودهای قابل توجهی در رفتار فواره خروجی سوخت و عملکرد موتور ایجاد کرده است. از طرف دیگر کیفیت نامناسب سوخت و قرار گرفتن نازل افشانه در محفظه احتراق دما بالا، باعث تشکیل رسوبات اساسی در نازل و رفتار نامناسب فواره سوخت می شود. با توجه به رابطه نزدیک ویژگی های عملکردی موتور با رفتار فواره خروجی سوخت، در این مطالعه به تحلیل اثرات مخرب برهمکنش جریان سوخت با رسوبات نازل افشانه ها با کارکردهای مختلف پرداخته شده است. رسوب گذاری افشانه ها با سوخت استاندارد و تحت شرایط آزمایشگاهی مشخص انجام می شود. به منظور تحلیل مشخصات رسوبات تشکیل شده در نازل افشانه ها از روش های غیرمخرب میکروسکوپی الکترونی استفاده شده است. به منظور تحلیل مشخصات فواره سوخت خروجی، عکس های گرفته شده از پیشروی فواره خروجی از افشانه ها با کارکردهای مختلف در فشارهای مختلف پاشش سوخت و محفظه حجم ثابت، توسط کد نوشته شده در نرم افزار متلب پردازش می شوند. عکس برداری در یک محفظه حجم ثابت با دوربین سرعت بالا انجام شده است. افزایش میزان رسوبات افشانه، باعث افزایش تاخیر در زمان پاشش سوخت و رفتار نامناسب فواره خروجی از افشانه می شود. با افزایش فشار پاشش سوخت از اثرات مخرب رسوبات افشانه کاسته می شود.

    کلیدواژگان: افشانه رسوب دار، مجرای نازل، فواره سوخت
  • امیرحمزه فرج الهی*، رضا فیروزی، مهدی پورسیفی، امیر مردانی، محسن رستمی صفحات 25-38

    در این مقاله تاثیر ایجاد جریان چرخشی و تغییر پروفیل جابجایی سوزن بر روی رفتار افشانه سوخت دیزل بررسی شده است. لذا، جریان دوفازی درون انژکتور دیزل با کمک دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. برای ایجاد هندسه نرم افزار سالیدورکز و برای شبکه بندی و شبیه سازی از نرم افزار ای وی ال فایر استفاده شده است. ابتدا جریان مایع و مشخصات افشانه نازل های استوانه ای و مخروطی با جابجایی سوزن یکسان به صورت عددی بررسی شده است. نتایج عددی این مرحله نشان می دهند که نازل مخروطی نسبت به نازل استوانه ای طول نفوذ افشانه بیشتری دارد ولی قطر متوسط ساتر برای هر دو نازل یکسان است. در مرحله دوم به منظور افزایش زاویه مخروطی افشانه و بهبود کیفیت اتمیزاسیون، از خان درون نازل مخروطی استفاده گردیده و پروفیل جابجایی سوزن نیز تغییر داده شده است. نتایج عددی حاصل در این مرحله نشان می دهند که این نازل های جدید دارای زاویه مخروطی افشانه بیشتر و طول نفوذ و قطر متوسط ساتر کمتری نسبت به نازل های شبیه سازی شده در مرحله اول می باشند. بنابراین مشخصات افشانه سوخت از طریق ایجاد جریان چرخشی، تغییر پروفیل جابجایی سوزن و هندسه نازل قابل کنترل می باشند. نتایج عددی و تجربی از تحقیقات پیشین اعتبارسنجی شده است.

    کلیدواژگان: نازل انژکتور، پروفیل جابجایی سوزن، جریان چرخشی، طول نفوذ افشانه، زاویه مخروطی افشانه
  • سید شهاب الدین علویون، مسعود ضیابشرحق*، مهدی مقصودی، سید عباس سادات سکاک، محمدجواد سلطانلو صفحات 39-50

    پدیده پس زنی در حالتی اتفاق می افتد که تنجار بخواهد مقدار هوای کمی را تا فشار خیلی زیاد متراکم کند، که عموما توام با جریان برگشتی در تنجار و سر وصدا می باشد. در طی سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی این پدیده انجام شده است، اما تحقیقات محدودی در زمینه شرایط عملکردی پرخوران در حین و بعد از کارکرد در شرایط پس زنی انجام شده است. در این پژوهش بررسی تجربی بر روی پرخوران موتور بنزینی در سه سرعت مختلف کاری در اتاق آزمون گرم پرخوران انجام شد. متغیرهای عملکردی مانند بازدهی و توان تنجار و گردا در شرایطی که پرخوران در محدوده پس زنی بود، مورد بررسی قرار گرفتند. بعد از اینکه پرخوران 4 مرحله و در هر مرحله در سه سرعت دورانی مختلف در محدوده پس زنی قرار گرفت، عملکرد قطعه افت کرده و دچار خرابی شد. بر اساس نتایج، در سرعت 180000 دور در دقیقه و در کمترین مقدار دبی عبوری، نسبت فشار تنجار به میزان 7 درصد نسبت به ابتدای آزمون افت داشت. بررسی های انجام شده نشان دهنده افزایش بیش از حد لقی محوری پرخوران بود که آثار تغییر رنگ ناشی از کارکرد در دمای بالا و داغ شدن ناشی از تماس فلز با فلز بر روی یاتاقان دیده می شد.

    کلیدواژگان: پرخوران، پس زنی، نسبت فشار، بازدهی، تنجار
  • محسن پورفلاح*، مهبد آرمین صفحات 51-63

    ناحیه عملکردی در موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI) با دو مرز مجزا از وقوع کوبش در بارهای بالا و خاموشی شعله یا  احتراق ناقص در بارهای پایین محدود می شوند. مهمتر از همه، هیچ روش مستقیمی برای پایش زمان احتراق در موتور HCCI وجود ندارد. در این تحقیق، مطالعه تجربی به منظور بررسی تاثیر چینه بندی دمایی و چینه بندی ترکیب و توزیع سوخت برای گسترش بازه ی عملکردی در یک موتور HCCI با گاز طبیعی انجام شده است. بنابراین، از یک موتور تک استوانه ای با سوخت گاز طبیعی برای بررسی عوامل موثر بر شرایط عملکردی شامل ترکیب نسبت گازهای بازگردانی شده به نسبت هوا به سوخت، گاز تبدیل و شمع نقطه ملتهب استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش نسبت گازهای بازگردانی شده با توجه به رقیق نمودن مخلوط، بازه عملکردی را به سمت نواحی غنی گسترش می دهد. بنابراین امکان دستیابی به توان های بیشتر فراهم می شود. استفاده از گاز تبدیل بازه عملکردی را به سمت مخلوط رقیق گسترش می دهد و امکان دستیابی به نقاط قابل قبول در این نواحی را بیشتر می کند. شمع نقطه ملتهب با توجه به بر هم زدن شرایط همگن دمایی در داخل محفظه، در عین حالی که موجب پیش افتادن احتراق می شود، طول مدت احتراق را می افزاید.

    کلیدواژگان: اشتعال تراکمی مخلوط همگن (HCCI)، چینه بندی دمایی، چینه بندی ترکیب و توزیع سوخت، بازه عملکردی، گازهای بازگردانی شده، گاز تبدیل، شمع نقطه ملتهب
  • منصور سعادتی، علیرضا شیرنشان* صفحات 65-77

    استفاده از چنگک های مرطوب سبب انتقال گشتاور به صورت نرم و بدون جهش با بازدهی بهتر می‏ شود. در این تحقیق چنگکی مرطوب در نرم افزار سیمولینک متلب شبیه سازی شد. در ابتدا قسمت مکانیکی چنگک شبیه ‏سازی و سپس با اضافه نمودن شیر تنظیم‏ جریان همراه با علامت برقی و ورود و خروج روغن، قسمت روغنی چنگک شبیه سازی شد. در پایان تاثیر متغیرهای نرخ جریان روغن، شیر تنظیم‏ جریان و نوع تنظیم‏‏ کننده‏ بر عملکرد چنگک بررسی شد. نتایج تحقیق نشان داد که با اضافه نمودن یک شیر تنظیم‏ کننده جریان همراه با علامت برقی می توان به یک سطح فشار روغن قوی تر رسید. همچنین نتایج مشخص کرد که تاثیر تنظیم ‏‏کننده‏ تناسبی تک حالتی بر پاسخ سرعت موجب جهش اولیه گشتاور به مقدار 220 نیوتن متر در چنگک می‏ شود که با افزودن جمله مشتق گیر از بیشینه گشتاور وارد شده به سامانه‏ کاسته می‏شود؛ هر چند زمان رسیدن به نقطه مطلوب نیز زیاد می‏شود. همچنین نتایج نشان داد که با استفاده از تنظیم ‏‏کننده‏ دو حالتی زمان مرده پاسخ سامانه‏ به مقدار صفر کاهش یافت و روند افزایش سرعت خروجی چنگک در 0.1 ثانیه آغاز می‏شود، هر چند مقدار گشتاور در حالت استفاده از تنظیم‏‏ کننده‏ دو حالتی اندکی نسبت به تنظیم‏‏ کننده‏ تک حالتی بیشتر است.

    کلیدواژگان: چنگک مرطوب، مدل سازی، نرخ جریان روغن، شیر کنترل جریان، کنترل
|
  • B. Vaziri, M. Azadi*, M. Biglari, S. N. Madani Pages 3-12

    This research proposes the effect of temperature variation in the Prandtl number on the power, the efficiency and the heat loss of the Gama-type Stirling engine. It should be noted that the Prandtl number included the viscosity, the thermal conductivity coefficient and the specific heat at constant pressures of the working fluid, which the temperature dependency of such first two thermo-dynamics properties were studied in this article. For this objective, a thermo-dynamics code based on the non-ideal-adiabatic method was firstly written to consider losses, including the engine pressure drop and the regenerator heat loss. In the second stage, such code was validated by experimental data. Then, results at 8 bar of the pressure, 970 rpm of the speed for three working fluids of air, helium and hydrogen were obtained within the hot source temperature of 350-750°C and for two conditions of constant Prandtl number and variable Prandtl number with the temperature. Obtained results demonstrated that the variation value for the power, the efficiency and the heat loss was less than 12%, 6% and 5% for air, helium and hydrogen, respectively, where the maximum change was observed in the engine power. Finally, using the regression analysis, the sensitivity value of the variation percentage of the Stirling engine performance was determined for three working fluids and under two conditions of constant and variable Prandtl number.

    Keywords: Stirling engine, Thermo-dynamics properties, Working fluid, Temperature-dependency
  • Meysam Sheykhvazayefi*, Mofid Gorji Bandpy, Alireza Hajialimohammadi, Mostafa Agha Mirsalim Pages 13-23

    High pressure amount of fuel in new generation diesel engines’ injector equipped with multiple and small nozzle holes has created significant improvement in the outgoing spray behavior and engine performance. On the other hand, poor fuel quality and injector nozzle embedded in high temperature combustion chamber form fundamental deposits on the nozzle leading to fuel spray inappropriate behavior. Regarding the engine functional characteristics close correlation with fuel outlet spray behavior, in this study, the destructive effects of the fuel flow interaction with injectors nozzle sediment have been analyzed in terms of injector different operating time. The deposition process of injectors is carried out with standard fuel under specified experimental circumstances. Non-destructive electron microscopy methods have been used to analyze the sediment characteristics formed on the injectors nozzle. In order to analyze the outlet fuel spray characteristics, the spray evolution images of injectors with different operating time are processed by the code provided in MATLAB software at different pressures of the constant volume chamber and fuel injection. The imaging process was carried out in a constant volume chamber with a high speed camera. the injector deposits intensification increases the fuel injection delay and deteriorates the injector outlet spray behavior. The spray deposit destructive effects are alleviated through increasing the fuel injection pressure.

    Keywords: Fouled injector, Nozzle hole, Fuel spray
  • A. H. Farajollahi*, R. Firuzi, M. Pourseifi, A. Mardani, M. Rostami Pages 25-38

    In this study, the effect of creation swirly flow and needle lift profile change on the behavior of the diesel fuel spray considered. To this end, two phase flow inside the diesel injector was simulated using the CFD. Solid works software has been used for geometry creation and AVL-Fire software has been used for meshing and simulating. Firstly, the liquid flow and spray characteristics of the cylindrical and conical nozzles with the same needle lift are investigated numerically. Numerical results of this step show that the conical nozzle has a longer penetration length than cylindrical nozzle, but Sauter mean diameter of these two nozzles are almost the same. In the second step, in order to increase the spray cone angle and improving atomization quality, spiral rifling like guides used in conical nozzle and needle lift profile had been changed. Numerical results of this step show that these new nozzles have more spray cone angle and less penetration length and sauter mean diameter than nozzles simulated in the first step. Thus the fuel spray characteristics can be controlled by creation of swirly flow and changing the nozzle geometry and needle lift profile. Numerical results and experimental data validated from previous researches.

    Keywords: Injector nozzle, Needle lift profile, Swirly flow, Spray penetration length, Spray cone angle
  • S. S. Alaviyoun, M. Ziabasharhagh*, M. Maghsoudi, S. A. Sadat Sakak, M. J. Soltanloo Pages 39-50

    When the mass flow rate through the compressor is reduced at a constant pressure ratio, mass flow rate will drop to an extent that the complete reversal of flow and surge occurs. Recently many research focuses on turbocharger surge, however, there are not enough investigation on the effect of surge on the performance of the turbocharger. The aim of the paper is to investigate the effect of repetitive surge condition on the performance of gasoline engine turbocharger. An experimental investigation has been performed on the turbocharger test cell for 3 different shaft speeds. Turbine and compressor power and efficiency have been investigated while turbocharger was performed in the surge zone. After 4 times repetition of the test procedure, turbocharger failure occurred. Results show that at 180000 rpm and minimum flow, the pressure ratio of compressor decreased by 7 percent after repetitive surge condition. Moreover, turbocharger failure analysis has been performed for the turbocharger which is repeatedly in the surge zone. Investigation shows that there the reason for failure was excessive axial clearance which caused high-temperature signs on the thrust bearing.

    Keywords: Turbocharger, Surge, Pressure ratio, Efficiency, Compressor
  • Mohsen Pourfallah*, Mahbod Armin Pages 51-63

    HCCI operating window has two distinct boundaries of knock at higher load region and misfiring/partial burning at lower load region. Moreover, there is no conventional direct way of controlling combustion timing in an HCCI engine. In this research, experimental study were carried out to investigate the effect of thermal and charge stratification on expansion of the operating range of a natural gas HCCI engine. To achieve this aim, a single-cylinder natural gas HCCI engine was used to characterize the effect of key operating conditions, including λ/EGR combination, reformer gas and glow plug tip temperature. The results reveal that increasing EGR ratio because of diluent effect on mixture; move the operation region towards rich boundary. So, it allows for more power. Reformer gas expands operating range toward lean mixtures and increases acceptable points in these region. The glow plug due to the disruption of homogeneous temperature inside the combustion chamber advances the start of combustion and increases the ignition duration.

    Keywords: HCCI, Thermal, Charge Stratification, Operating Range, EGR, Reformer Gas, Glow Plug
  • Mansour Saadati, Alireza Shirneshan* Pages 65-77

    The using of wet clutches and hydraulic control devices causes a smoothly torque transfer. In this study, a wet clutch was simulated in Simulink MATLAB software. Firstly the mechanical section of the clutch was modeled and then the hydraulic section was simulated with the addition of electric flow control valve and inlet and outlet of oil flow.  Finally, the effects of oil flow rate, electric signal of flow control valve and controller on the clutch performance were investigated. The results showed that it can reach a higher hydraulic pressure level by the addition of a flow control valve with electrical signal. The results showed that the proportional controller causes a sharp rise in torque (220 N.m) during the transmission, which can be reduced by the addition of derivative term to the system. The results also showed that using the dual mode controller can reduce response time of the system near zero and the clutch output velocity variations occurred in 0.1 sec, although the torque value will be a little more than a single-state controller in the dual controller mode.

    Keywords: Wet Clutch, Modeling, Oil flow rate, Flow control valve, Control