بررسی عددی یک موتور اشتعال جرقه ای با سوخت مخلوط متان و هیدروژن به روش شبه ابعادی
Abstract
امروزه، با توجه به ذخایر گسترده گاز طبیعی در جهان و همچنین رویکرد جهانی به کاهش آلاینده های محیط زیست، گسترش استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک، در دستور کار بسیاری از کشورهای جهان قرار گرفته است. طرح های متنوعی برای گازسوز کردن موتورهای احتراق داخلی ارائه شده است. مخلوط کردن گاز طبیعی با سوخت های دیگر به منظور استفاده از مزایای توأم هر یک از آن ها، یکی از این طرح هاست. یکی از این مخلوط ها، ترکیب متان و هیدروژن با توجه به خصوصیات منحصر به فرد هر کدام می باشد. در این تحقیق، برای بررسی عملکرد یک موتور اشتعال جرقه ای با سوخت مخلوط متان و هیدروژن، از یک مدل شبه ابعادی دو ناحیه ای استفاده شده است. در این روش گازهای درون سیلندر به دو ناحیه سوخته و نسوخته تقسیم می شوند. ترکیب شیمیایی مخلوط درون سیلندر شامل 11 گونه شیمیایی است که با فرض تعادلی بودن واکنش ها تعیین شده است. برای تعیین میزان آلاینده اکسید نیتروژن رابطه زلدویچ توسعه یافته مورد استفاده قرار گرفته است. در این مدل، دمای ناحیه شعله به صورت آدیاباتیک فرض می شود. نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی موجود در مراجع صحه گذاری شده است که تطابق خوب این نتایج نشانه دقت مناسب مدل در پیش بینی عملکرد موتور مورد بررسی است. ترکیب های مختلف متان و هیدروژن در نسبت هم ارزی های مختلف مورد استفاده قرار گرفت و پارامترهای عملکردی موتور شامل روند تغییرات فشار، دما، مصرف سوخت وآلاینده ها در این شرایط با یکدیگر مقایسه شده و به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. واژه های کلیدی: موتور اشتعال جرقه ای، مدل سازی ترمودینامیکی، سوخت ترکیبی، متان، هیدروژن، آلایندگی