عنوان پایان‌نامه
شبیه‌سازی عددی و تجربی کوبش در موتور احتراق داخلی تک سیلندر آزمایشگاهی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2392;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58880
- تاریخ دفاع
- ۱۹ خرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- مهدی درزی بورخانی
- استاد راهنما
- وحید اصفهانیان
- چکیده
- از آغاز عصر ورود موتورهای درونسوز به عرصه تولید توان، کوبش (به‌خصوص در موتورهای جرقه‌ای) به‌عنوان عامل اصلی محدودکننده توان و ایجاد فرسایش قطعات از طریق ایجاد یک نیروی نامطلوب و مخرب مطرح بوده‌‌است. پژوهش حاضر از هر دو روش عددی و تجربی برای مطالعه کوبش در یک نمونه موتور آزمایشگاهی تک‌سیلندر جرقه‌ای گازسوز بهره برده‌است. تست‌های مربوط به کوبش برای اولین بار در نسبت تراکم 16 انجام شده‌اند. همچنین با درنظر گرفتن تنوع ترکیبات گاز طبیعی ایران، برخلاف تحقیقات پیشین که از متان یا G20 به‌عنوان نماینده گاز طبیعی استفاده شده و همین نکته این تحقیقات را برای کاربرد در صنعت با مشکل مواجه نموده‌است، از یک نمونه گاز طبیعی مصرفی شهر تهران بهره برده شده‌است. این مهم باتوجه به فراوانی منابع گاز طبیعی و مزایای خودروهای جرقه‌ای گازسوز، از جمله امکان دستیابی به نسبت تراکم بالا، نتایج این پژوهش را دارای اهمیت راهبردی در صنعت خودروی کشور می‌سازد. با توجه به اهمیت داده‌های تجربی دقیق برای صحه‌گذاری مدل‌های عددی، پرهزینه و زمان‌بر بودن انجام تست‌ها و داده‌برداری آنها و محدود بودن داده‌های به‌دست آمده به شرایط و پدیده‌ای خاص، عمده زمان این پژوهش صرف انجام تست‌ها در آزمایشگاه مجهز دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران گردید. ابتدا آزمون‌های عملکردی با جاروب کردن جرقه، در بازه احتراق معمولی تا کوبش سنگین، برای سه نسبت هم‌ارزی مختلف، با استفاده از موتور تک‌سیلندر آزمایشگاهی، انجام شد. در این شرایط، سه اندیکاتور کوبش بر نتایج تجربی اعمال‌شد و ضمن تشخیص وقوع کوبش، ثابت‌های رابطه تجربی برای تعیین آوانس جرقه محدود به کوبش، به‌دست آمد.
- Abstract
- Knocking phenomenon in the spark ignition (SI) engines limits their high load performance and fuel economy. This abnormal combustion, which is caused by end-gas auto ignition, has long been the limiting factor for the power generated from the internal combustion engines. In the present research, it is aimed to study the knock phenomenon in gas engines both experimentally and numerically. The tests are carried out on a single cylinder research engine available at the University of Tehran, school of mechanical engineering. For the first time in Iran, operation tests are carried out at the compression ratio of 16, and sweep all combustion regimes from normal to heavy knocking. Meanwhile, in contrary to many previous researches, Methane or G20 is not considered as surrogate and real samples of Tehran natural gas is employed to satisfy the demands of domestic vehicle manufacturers. Considering the high cost of experiments, the difficulties in setup procedure and data process along with the key role of experimental observations in calibrating and validating numerical simulations, the main part of the present work is spent on experimental study, thanks to equipped engine lab of university of Tehran. Three knock indicators are applied to experimental results to figure out knock onset. With attention to plenty of gas resource of Iran and higher knock limit of gas fuels, these data are so useful for gas engines design process. Operating condition limited to the knock is predicted using two-zone model. Many previous works attempted to calibrate function models of knock for gasoline or natural gas surrogates, especially methane, but the present model is developed considering Tehran gas composition. Simulations are performed with commercial software AVL-BOOST and validated with experimental results. Key Words: Knock, Experimental, Compression Ratio 16, Indicator, Single Cylinder, Gas Composition, Numerically, AVL BOOST.
