شبیه سازی جریان گاز تراکم پذیر در سامانه های ورودی و خروجی در مدلسازی مجموعه کامل موتورهای درون سوز

تاکنون تلاشهای زیادی برای مدلسازی چرخه تولید توان درانواع موتور های احتراق داخلی انجام شده است. همچنین مدلسازی جریان گاز تراکم پذیر برای مسایل مختلف موضوع روز در دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. تاکنون در زمینه مدلسازی جریان تراکم پذیر داخلی توفیقات خوبی حاصل شده و روشهای قابل اعتمادی ارائه شده است اما استفاده از این روشها به منظور ایجاد یک نرم افزار کامل برای مدلسازی چرخه کامل ترمودینامیکی موتور احتراق داخلی به عنوان یک ابزار محاسباتی قابل اعتماد موضوع روز می باشد این پروژه نیز به همین منظور تعریف و انجام شده است. استفاده از روش های شبه بعدی و صفر بعدی برای مدلسازی چرخه توان و استفاده از مدل های جریان گاز تراکم پذیر یک بعدی برای مدلسازی جریان گاز در مانیفلد های ورودی و خروجی در ارتباط با سیلندر، به علت زمان کم محاسباتی و نتایج بسیار خوب و نزدیک به محاسبات تجربی، در زمینه مدلسازی چرخه کامل ترمودینامیکی موتور بسیار متداول است. در این پژوهش به منظور مدلسازی جریان گاز تراکم پذیر از دو روش ترکیبی مک کورمک-مشخصه ها و شبکه بولتزمن-مشخصه ها بهره گرفته شده است. به منظور بررسی قابلیت روش ترکیبی مک کورمک-مشخصه ها اعتبار برنامه عددی با مقایسه نتایج مدلسازی با این روش و نتایج عددی و تجربی موجود مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا اعتبار روش برای اعمال صحیح اثرشرط مرزی متغیر با زمان به جریان، با شبیه سازی یک سیلندر یک بعدی که از یک طرف به مرز بسته و از طرف دیگر به مرز متغیر با زمان مرتبط است مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج عددی محاسبه شده با نتایج عددی معتبر موجود توانایی این روش برای اعمال صحیح اثر مرز متغیر بازمان را تأیید می کند. سپس اعتبار روش در محاسبه اثر امواج فشاری قوی که معمولاً در اولین لحظات باز شدن سوپاپ خروجی امکان وقوع آن هست با شبیه سازی جریان در یک سیلندر یک بعدی با یک مرز بسته و یک مرز با درصد باز شدگی ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج عددی با نتایج عددی معتبر موجود توانایی روش در تسخیر شوک را تأیید می کند. در نهایت به منظور تأیید کارایی روش شبیه ساز جریان گاز تراکم پذیر در تعامل درست با برنامه شبیه ساز چرخه توان، جریان خروجی از یک موتور یک سیلندر با استفاده از این روش ترکیبی که در ارتباط با سیلندرکار می کند شبیه سازی شده و نتایج با نتایج تجربی موجود مقایسه شده که دقت نسبتاً خوب کد را بیان می دارد. و در پایان نتایج مدلسازی برای یک موتور چهار سیلندر در دو حالت با وبدون همپوشانی سوپاپ های ورود و خروج گاز، برای فشار درون محفظه سیلندر و توضیع سرعت و فشار در نقاط ویژه ای از مانیفلد ورودی و خروجی و شار جرمی ورودی و خروجی به هریک از سیلندرها در یک چرخه کامل آورده شده و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است است. برای بررسی قابلیت روش ترکیبی شبکه بولتزمن-مشخصه ها توانایی روش در محاسبه اثر مرز و تغییرات زیاد در چگالی با مدلسازی جریان درون یک لوله ضربه و مقایسه آن با نتایج عددی موجود معتبر مورد تأیید قرار گرفته است و در نهایت از این روش در شبیه سازی چرخه کامل یک موتور یک سیلندر استفاده شده است و نتایج برای شار جرمی ورودی و شار جرمی خروجی از سیلندر وفشار درون محفظه سیلندر آورده شده است.