تحقیق محفظه احتراق و بهینه سازی آن برای کاهش آلاینده های PMیکشنبه 27, آوریل 2025

چکیده
محفظه احتراق به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در سیستم‌های احتراقی نقش مهمی در تولید انرژی و کاهش آلاینده‌ها ایفا می‌کند. با توجه به اثرات مخرب آلاینده‌های ذرات معلق (PM) بر سلامت انسان و محیط زیست، بهینه‌سازی محفظه‌های احتراق با هدف کاهش این آلاینده‌ها ضروری است. این پژوهش با استفاده از مدل‌سازی عددی و آزمایشگاهی به بررسی تأثیر پارامترهای مختلف مانند دما، فشار، هندسه محفظه و نوع سوخت بر میزان تولید PM می‌پردازد. نتایج نشان می‌دهد که بهره‌گیری از طراحی‌های نوآورانه، سوخت‌های کم‌کربن و کنترل دقیق شرایط احتراقی می‌تواند به کاهش چشمگیر تولید آلاینده‌های PM منجر شود. یافته‌های این مطالعه می‌تواند به‌عنوان راهنمایی برای طراحی محفظه‌های احتراق کارآمدتر و سازگارتر با محیط زیست استفاده شود.
کلیدواژه‌ها:
محفظه احتراق، آلاینده‌های ذرات معلق (PM) ، بهینه‌سازی احتراق، مدل‌سازی عددی، طراحی پایدار، سوخت کم‌کربن، کاهش آلاینده‌ها، فرآیند احتراق.

فهرست مطالب
چکیده ت‌
فصل اول ۱
مقدمه اي بر موتور ديزل و نرم افزارهاي شبيه سازي احتراق ۱
۱- مقدمه ۲
۱-۱- موتور دیزل ۳
۲-۱- محفظه های احتراق در موتور دیزل ۳
۱-۲-۱- پاشش غیر مستقیم ۴
۲-۲-۱- پاشش مستقیم ۴
۳-۱- شبیه سازی موتورهای احتراق داخلی ۵
۴-۱- شبیه سازی چند بعدی احتراق در موتورهای احتراق داخلی ۷
۵-۱- کدهای تجاری معروف در زمینه شبیه سازی احتراق ۱۰
۱-۵-۱- KIVA 10
۲-۵-۱- STAR-CD 11
۳-۵-۱- FIRE 12
فصل دوم : پیشینه تحقیق ۱۵
۱- موتورهای پاشش مستقیم ۱۶
فصل سوم : روش شناسی ۳۶
۱-۳- ویژگی های فیزیکی احتراق در موتور دیزل ۳۷
۳-۲- معادلات بقاء حاکم ۴۲
۳-۲-۱ معادلۀ بقاء جرم ۴۴
۳-۲-۲- معادلۀ بقاء اندازه حرکت ۴۵
۳-۲-۳- معادلۀ بقاء انرژی : ۴۵
۳-۳-۴- معادلۀ بقاء جرم قطره : ۴۵
۳-۳-۵- معادلۀ بقاء اندازه حرکت قطره : ۴۶
۳-۳-۶- معادلۀ بقاء انرژی قطره : ۴۷
۳-۴- روش حل عددی معادلات ۴۷
۳-۵- گسسته سازی میدان حل : ۴۸
۳-۶- شبکه بندی میدان حل : ۵۱
۳-۶-۱-شبکه بندی متحرک ۵۳
۳-۷- روشهای میانیابی، طرحهای تفاضلی ۵۳
۳-۷-۱- طرح تفاضل مرکزی (CDS) و اختلاف بالادست (UDS) : 53
۳-۷-۲- گسسته سازی زمانی ۵۴
۳-۸- شرایط مرزی ۵۵
۳-۸-۱- دیوار ۵۶
۳-۸-۳- متناوب ۵۷
۳-۹- معادلات جبری ۵۷
۳-۱۰- الگوریتم حل سیمپل ۵۸
۳-۱۰-۱- سرعت صفحه و محاسبات چگالی ۵۸
۳-۱۰-۲- معادلۀ تصحیح فشار ۵۹
۳-۱۱- گسسته سازی معادلات در هندسه های پیچیده ۶۱
۳-۱۱-۱- گسسته سازی جمله جابجایی ۶۲
۳-۱۱-۲- گسسته سازی جمله نفود ۶۳
۳-۱۱-۳- گسسته سازی عبارت چشمه ۶۴
۳-۱۲- الگوریتم سیمپل در هندسه های پیچیده ۶۵
۳-۱۳ – شرایط مرزی در شبکه های نامتعامد ۶۶
۳-۱۴ – مسائل تقارن محوری ۶۷
۳-۱۵- روش حل ۶۹
۳-۱۵-۱- دیدگاه گسسته ۶۹
۳-۱۵-۲- زیر تخفیف ۷۰
۱۶-۳- الگوریتم حل و شرایط همگرایی ۷۰
۱۷-۳- معرفی مسئله حاضر ۷۱
-۱-۱۷-۳ مشخصات هندسه حاضر ۷۱
۱۸-۳- شبیه سازی احتراق ۷۱
۱۹-۳- روش اجرای برنامه ۷۳
۲۱-۳- هندسۀ بهینۀ محفظۀ احتراق ۷۳
۱-۲۱-۳- فشار و آزادسازی گرما ۷۵
۲-۲۱-۳- دما ۷۵
۳-۲۱-۳- سوختهای نسوخته ۷۶
۴-۲۱-۳- اکسید های ازت ۷۶
۵-۲۱-۳- دوده ۷۶
فصل چهارم : طراحی هندسۀ بهینۀ محفظۀ احتراق و نتیجه گیری ۷۷
٤-١ صحت سنجی مدل ۷۸
٤-٢ – ارزیابی حساسیت شبکه محاسباتی ۸۰
۳-۴- تاثیر هندسه های مختلف بر عملکرد و آلایندگی موتور ۸۲
۴-۴- نتایج و تحلیل : ۸۳
۵-۴- نتیجه گیری ۹۴
۵-۵- پیشنهادات ۹۴
منابع و ماخذ ۹۵