توزیع قطر و سرعت قطرات از پارمترهای مشخصه یک انژکتور است که کمک شایانی به شناخت اسپری و تحلیل خصوصیات پاشش می کند و جهت طراحی و بهینه سازی سیستم های پاشش از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. همچنین اطلاعات مربوط به توزیع مشخصه های قطرات در پایین دست اسپری به عنوان شرایط مرزی برای محاسبات دینامیکی سیال اسپری و کدهای cfd ضروری می باشد. صرفنظر از نوع نازل و الگوی پاشش انژکتور مشخصه متمایز کننده اسپری های مختلف می تواند نحوه توزیع سرعت و قطر قطرات باشد. چرا که پارامترهای سرعت و قطر متوسط پاشش نمی تواند به تنهایی گویای همه مشخصه های پاشش باشد و دو انژکتور با الگوی پاشش مختلف و با کاربرد متفاوت می توانند باوجود توزیع متفاوت سرعت و قطر قطرات دارای قطر متوسط و یا سرعت متوسط یکسان باشند. از آنجا که کلیه روشهای ارائه شده برای تخمین توزیع سرعت و قطر قطرات تاکنون نیازمند داده های تجربی و اندازه گیری برخی از پارامترهای پاشش هستند لذا در این رساله با کمک گرفتن از مفاهیم توربولانس جریان داخل نازل و تئوری های رشد امواج ناپایدار بر روی سطح جت تلاش می شود تا پیش بینی توزیع سرعت و قطر قطرات تا حد ممکن از داده های اولیه تجربی مستقل شود. برای این منظور انژکتورهای حلقوی که دارای چتر پاشش بصورت مخروط توخالی بوده و کاربرد فراوانی در موتورهای جلوبرنده و توربین های گاز دارند به عنوان موضوع مطالعه استفاده می شود. در این انژکتورها جریان سیال مایع تحت تاثیر شکل حلقوی نازل و یا نیروی گریز از مرکز وارد بر سیال به صورت لایه ای نازک از سیال از نازل خارج می شود. قبل از خروج سیال از نازل، لایه مرزی و هندسه داخل نازل موجب ایجاد اغتشاشات یا توربولانس در جریان سیال می شود که نتیجه آن اغتشاشات کوچکی بر روی سطح سیال در خروجی جت می باشد. این اغتشاشات تحت تاثیر نیروهای آیرودینامیکی و تقابلات محیط گازی با جت لایه ای سیال در طول جت سیال رشد می کنند و با ایجاد ناپایداری بر روی سطح سیال منجر به شکست جت به تکه های ای از سیال می شوند. تکه های بزرگ سیال نیز مجددا شکسته شده و قطرات کوچکتری را تولید می کنند. این قطرات می توانند دارای محدوده وسیعی از قطر و سرعت باشند و از طرفی دیگر فراوانی قطرات به ازای هر سرعت و قطر می تواند متفاوت باشد. این ویژگی پاشش به عوامل مختلفی شامل هندسه نازل، خصوصیات سیال مایع و محیط گازی اطراف و شرایط عملکرد انژکتور دارد و می تواند توزیع های متفاوتی را برای قطر و سرعت قطرات ایجاد کند. فرایندهای تولید اغتشاشات و رشد امواج ناپایدار روی سطح جت پدیده هایی معین بوده و به روشهای تحلیلی یا عددی قابل تعیین هستند در صورتی که تولید قطرات با قطر و سرعت متفاوت مفهومی اتفاقی دارد و با یک دیدگاه آماری قابل پیش بینی می باشد. برای این منظور در تحقیق حاضر از دیدگاه ماکزیمم آنتروپی شانون برای پیش بینی فراوانی توزیع قطرات استفاده شد. بر اساس این روش در مورد پدیده هایی که اطلاعات کمی از آنها در دست است و جوابهای متعددی می تواند شرایط مدل فیزیکی آنرا ارضا کند، محتمل ترین جواب آن است که منجر به ماکزیمم شدن آنتروپی شانون شود. در این مدل از انتقال حرارت بین محیط و سیال، تبخیر قطرات و برخورد قطرات صرفنظر شده است. استفاده از روش ماکزیمم آنتروپی برای تخمین توزیع سرعت و قطر قطرات نیازمند پاره ای از مشخصه های کلی اسپری مانند سرعت متوسط سیال در خروجی جت، قطر متوسط قطرات بلافاصله بعد از شکست جت و طول شکست جت سیال است که به کمک تحلیل هیدرودینامیکی تولید توربولانس در جریان داخل جت و تحلیل پایداری خطی رشد امواج روی سطح جت بدست می آیند. با استفاده از این تحلیلها مقیاسهای زمانی و طولی توربولانس جریان در خروجی جت و همچنین مقیاسهای زمانی و طولی امواج ناپایدار در موقعیت شکست جت بدست آمده و با ترکیب مقیاسهای طولی و زمانی مذکور به گونه ای که با فیزیک عملکرد این پدیده ها همخوانی داشته باشد، مقیاسهای زمانی و طولی اتمیزاسیون بدست می آید. بدینوسیله مدلهای توربولانس جریان در نازل و رشد امواج ناپایدار با یکدیگر ترکیب شده و با استفاده از ترمهای چشمه ممنتوم و انرژی و همچنین برخی پارامترهای ذکر شده به عنوان شرایط اولیه با مدل ماکزیمم آنتروپی کوپل می شود. ترکیب مدل اصلی ماکزیمم آنتروپی و زیر مدلهای توربولانس و موج که ایده و نوآوری این رساله بوده و برای اولین بار در دنیا انجام می شود منجر به ایجاد یک مدل جامع برای پیش بینی توزیع سرعت و قطر پاشش برای نازلهای جریان حلقوی می شود که وابستگی بسیار کمی به داده های تجربی دارد. در ادامه به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل، یک نمونه نازل چرخشی با اسپری با شکل مخروط توخالی با انجام تست های مختلف ماکروسکوپی و میکروسکوپی بررسی و مشخصه های پاشش آن از جمله توزیع سرعت و قطر قطرات استخراج گردید. نتایج مدل ماکزیمم یافته توسعه یافته با استفاده از داده های تجربی مذکور مقایسه شد و همخوانی خوبی را بین نتایج مدل و نتایج تجربی نشان داد. از طرف دیگر توزیع فراوانی پاشش دو نمونه انژکتور دیگر از تحقیقات پیشین با هندسه و کاربرد متفاوت با نتایج مدل تویعه یافته مقایسه شد. لذا پیش بینی می شود مدل توسعه یافته حاضر قادر به تخمین فراوانی توزیع قطرات پاشش برای رنج گسترده ای از انزکتورهای جریان چرخشی با شرایط عملکرد متفاوت باشد.

امروزه تلاش برای ظهور سامانه های نسل آینده حمل و نقل، با هدف ایمنی بیشتر و آلایندگی کمتر، در دستور کار طراحان موتور و پیشرانش در جهان قرار گرفته است. افزایش کارایی موتور در این سامانه ها اعم از هوایی و زمینی، نکته ای کلیدی در جهت حصول هدف می باشد. در این پژوهش به منظور کاهش مصرف سوخت و آلاینده ها در موتورهای احتراق داخلی، تلاش شده است تا فرایند گسست اولیه جت سیال که از اجزای مهم اتمیزاسیون سوخت به شمار می رود، بصورت آنالیز تحلیلی غیرخطی و حل عددی تشریح گردد. در روش تحلیلی معادلات فاز مایع، گاز و شرایط مرزی نوشته شده است. با استفاده از متد اغتشاشات و دامنه اختلال اولیه به عنوان پارامتر اغتشاش، معادله توزیع بدون بعد نرخ رشد موج که بر ناپایداری لایه حلقوی سیال غیر لزج حاکم است، بدست آمد. با حل عددی معادله نهایی و رسم تابع تغییر شکل در نرم?افزار maple، این نتیجه حاصل شد که با در نظر گرفتن چرخش گاز بیرونی، مود متقارن محوری در اعداد چرخش بسیار کوچک غالب می باشد. با افزایش عدد چرخش مودهای بالاتر مارپیچی نامتقارن غالب می شوند و طول گسست کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد وبر مایع، دامنه اختلال اولیه و نسبت سرعت گاز درونی و بیرونی به مایع نیز طول گسست کاهش می یابد که تاثیر گاز درونی در ازهم پراکندگی و افزایش ناپایداری، نسبت به گاز بیرونی بیشتر است. همچنین تحلیل عددی رشد ناپایداری امواج در سطوح مشترک با استفاده از مدل pfm و حل آن با روش fct این نتیجه حاصل شد که با افزایش زاویه پاشش، زمان و طول گسست اولیه کاهش یافته و موجب کاهش قطر ذرات در فضای آیروسل و افزایش شرایط احتراق کامل سوخت می گردد. این نتایج تطابق خوبی با پژ‍وهش های تجربی دارد.

در تحقیق حاضر، عملکرد و آلایندگی دو نوع موتور درونسوز با استفاده از مخلوط سوخت های فسیلی و بیوفیول مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا، عملکرد و آلاینده های موتور تراکتور mf-399 با استفاده از مخلوط های 20 تا 100 درصد حجمی از سوخت دیزل و بیودیزل مورد آزمایش و ارزیابی قرار گرفته است. نتیجه ی آزمایش های انجام شده نشان می دهد که با استفاده از مخلوط های سوخت دیزل و بیودیزل، توان و گشتاور موتور تراکتور mf-399 به طور تقریبی ثابت مانده، در حالی که مصرف سوخت و مصرف سوخت ویژه ی آن افزایش می یابد. از طرف دیگر، انتشار آلاینده های هیدروکربن های نسوخته (uhc) حدود 16% کاهش و دی اکسید کربن (co2) در حدود 18% توسط تمام مخلوط ها افزایش می یابد. در مجموع با در نظر گرفتن هم زمان متغیرهای عملکردی و آلایندگی، موتور تراکتور mf-399 با استفاده از مخلوط های b60 (60% حجمی بیودیزل و 40% حجمی دیزل) و b80 (80% حجمی بیودیزل و 20% حجمی دیزل) دارای بهترین راندمان از نظر عملکرد و آلایندگی است. در نهایت، عملکرد و آلاینده های موتور اشتعال جرقه ای xu7jp/l3 با استفاده از مخلوط سوخت های بنزین و اتانول (e20) و همچنین سوخت های جی- سریز (مخلوط سوخت های بنزین، اتانول، بیودیزل و دیزل)، gs1 و gs2، آزمایش و ارزیابی شده است. نتایج آزمایش های این بخش نشان می دهد که با استفاده از مخلوط سوخت های فسیلی و بیوفیول، توان و گشتاور موتور xu7jp/l3 به ترتیب 5/6% و 2/1% کاهش می یابد. مصرف سوخت و مصرف سوخت ویژه ی موتور نیز به ترتیب به میزان 36% و 51% افزایش می یابد. همچنین انتشار آلاینده های uhc و co و دمای گاز خروجی به ترتیب 8، 47 و 5/5 درصد کاهش یافته، در حالی که میزان آلاینده ی co2 به مقدار 5/9% افزایش می یابد. سرانجام، مخلوط های e20 (20% حجمی اتانول و 80% حجمی بنزین) و gs1 (10% اتانول، 5/2% بیودیزل، 5/2% دیزل و 85% بنزین) برای استفاده در موتور xu7jp/l3 توصیه می شوند.

افزودنی سوختی مورد استفاده در ایران متیل ترشیاری بوتیل اتر می باشد که در سالهای اخیر از سوی کشورهای پیشرفته خواص سمی آن به اثبات رسیده و استفاده از آن ممنوع گردیده است . به همین منظور ، می بایست به دنبال ترکیبی برای جایگزینی این ماده برای اختلاط با بنزین پایه در پالایشگاه های کشور بود . در این تحقیق چهار ماده افزودنی متانول ، اتانول ، ترشیاری بوتیل الکل و دی ایزوپروپیل اتر در نسبت های حجمی 5 ، 7/5 ، 10 ، 12/5 و 15 درصد با بنزین پایه تهیه شده از پالایشگاه نفت شهید تندگویان تهران ترکیب گردیده و پس از بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات بدست آمده ، سوخت های مورد نظر بر روی یک موتور اشتعال جرقه ای تحت آزمون های عملکردی قرار گرفته اند . سپس با محاسبه مشخصه های عملکردی موتور و همچنین گازهای آلاینده خروجی از موتور ، ترکیب بهینه برای هر کدام از افزودنی های مورد نظر تعیین گردیده است . نتایج بدست آمده از آزمون های تجربی نشان می دهد که با افزودن میزان افزودنی ها به مخلوط ، میزان گشتاور ، توان ، راندمان و دبی جرمی سوخت افزایش یافته و در مقابل مصرف سوخت ویژه و نسبت هم ارزی کاهش می یابند . همچنین ، اختلاط بنزین پایه و افزودنی ها سبب افزایش دی اکسیدکربن و کاهش هیدروکربن ها و منوکسید کربن خروجی از موتور می گردد. همچنین درصد بهینه اختلاط برای متانول و اتانول ، 15% و برای tba و dipe به ترتیب 7/5% و 10% حاصل گردید .

در این پژوهش، عملکرد شمع در موتورهای دو سوختی و تاثیر شمع کارکرده بر عملکرد و آلاینده های خروجی موتور، مورد بررسی قرار گرفته است. برای رسیدن به این هدف، دو رویکرد کلی مورد توجه بوده است: دوام و احتراق. در رویکرد دوامی، ابتدا با اندازه گیری دمای الکترودها در هنگام کارکرد موتور با سوخت های گاز طبیعی و بنزین، تاثیر نوع سوخت بر دمای الکترودها بررسی شده است. سپس با توجه به بیشتر بودن دما در هنگام کارکرد موتور با سوخت گاز طبیعی، آزمون های دوامی با سوخت گاز طبیعی طی شده است. در ادامه، وضعیت جرقه زنی شمع ها در دستگاه آزمون قطعه ای شمع مورد بررسی قرار گرفته است و در پایان، به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، سطح الکترودها بررسی شده است. در رویکرد احتراقی، ابتدا تاثیر هندسه الکترودها بر ولتاژ مورد نیاز جرقه، عملکرد و آلاینده های خروجی موتور با استفاده از شمع های نو، مطالعه شد و سپس تاثیر کارکرده بودن شمع ها بر این پارامترها مورد بررسی قرار گرفت. "بر اساس نتایج آزمون ها، در هنگام کارکرد موتور با سوخت گاز طبیعی، شرایط سخت تری برای شمع ایجاد می شود. زیرا دمای الکترودها و ولتاژ مورد نیاز جرقه افزایش می یابد. در بررسی تاثیر هندسه الکترودها، مشخص شد که، استفاده از شیار در الکترود منفی، سبب کاهش ولتاژ مورد نیاز جرقه می گردد، اما عملکرد و آلایندگی موتور با استفاده از شمع های معمولی بهتر است. بررسی رفتگی الکترودها نشان می دهد که کاهش مقاومت نسبت به رفتگی در دماهای بالا و تشکیل اکسید کلسیم، سبب افزایش رفتگی الکترودهای پایه نیکل شده است و در نتیجه، ولتاژ مورد نیاز جرقه پس از آزمون دوام افزایش یافته است. بررسی این نوع شمع ها در دستگاه آزمون قطعه ای، نشان می دهد که با افزایش نرخ رفتگی در الکترودها، علاوه بر افزایش ولتاژ مورد نیاز جرقه، محل جرقه زنی در الکترودها هم تغییر کرده و در صورتی که میزان رفتگی زیاد باشد، جرقه جانبی زده می شود. استفاده از فلز پلاتین در الکترودهای شمع، در مقایسه با آلیاژهای نیکل، سبب افزایش مقاومت فرسایشی الکترودها می شود. لذا با استفاده از شمع هایی با الکترود ظریف که در مقابل رفتگی نیز مقاوم هستند، رشد کمتری در ولتاژ مورد نیاز جرقه بوجود خواهد آمد. نتایج آزمون ها نشان می دهد که استفاده از شمع های کارکرده سبب افزایش ولتاژ مورد نیاز جرقه، افت عملکرد و افزایش آلاینده های خروجی از موتور می شود."

هدف از رساله حاضر شبیه سازی موتور گازطبیعی پاشش مستقیم با بار چینه ای است. برنامه اصلی kiva-3v برای شبیه سازی پاشش سوخت های گازی اصلاح گردید. پاشش گازطبیعی در اتاق احتراق حجم ثابت با برنامه اصلاح شده شبیه سازی شد. همچنین الگوی اغتشاشی غیرخطی به برنامه kiva-3v اضافه گردید. برای محاسبه تنش رینولدز سه الگوی مختلف جریان مغشوش بررسی شد. زیرا الگوی جریان مغشوش k-? استاندارد نه تنها غیر ایزوتروپ بودن شدت توربولانس را نشان نمی دهد بلکه هنگامی که جریان های چرخشی عمودی و افقی داخل استوانه مهم هستند عملکرد مناسبی ندارد. نتایج حاصل از شبیه سازی با استفاده از الگوی خطی برنامه اصلی و الگوی های غیرخطی اضافه شده برای اتاق احتراق حجم ثابت با پاشش مستقیم گاز متان بررسی گردید. نتایج نشان داد که الگوی غیرخطی شدت اغتشاش داخل استوانه را بیشتر از الگوی خطی پیش بینی کرد. همچنین نتایج شبیه سازی پاشش گاز با استفاده از الگوی غیرخطی نشان داد که با پیش بینی بهتر جریان اغتشاشی داخل محفظه، اختلاط بیشتر و مقدار نفوذ فواره نسبت به الگوی خطی کمتر شد که به مقدار نتایج تجربی نزدیک تر است بنابراین الگوی غیرخطی نفوذ فواره گازی را دقیق تر از الگوی خطی پیش بینی کرد. هرچند زمان رایانه ای محاسبه در الگوی غیرخطی افزایش یافت، در شبیه سازی پاشش گاز، الگوی غیرخطی کارآمدی بیشتری دارد زیرا در پاشش گاز به حل معادلات اضافی متعلق به پاشش مایع نیاز نیست. پاشش فشار قوی گاز در داخل محفظه شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی پاشش فشارقوی گاز در مقایسه با نتایج تجربی و نتایج حاصل از نرم افزارهای star-cd و fluent صفحه ماخ و محل آن را به درستی پیش بینی کرد. چرخه موتور گازطبیعی پاشش مستقیم در مراحل تراکم و انبساط با استفاده از برنامه اصلاح شده kiva-3v شبیه سازی شد. نفوذ فواره گاز طبیعی در اتاق احتراق برای بررسی استقلال نتایج از تعداد حجره های محاسباتی استفاده شد. فشار داخل اتاق احتراق موتور و مقدار آلاینده no حاصل از موتور در مقایسه با نتایج تجربی موتور واقعی به خوبی پیش بینی شد که بیشینه فشار پیش بینی شده فقط 1.62 درصد و مقدار no خروجی پیش بینی شده 3.6 درصد با مقادیر تجربی موتور واقعی اختلاف دارد.

چکیده در پایان نامه حاضر یک خودرو هیبرید الکتریکی- پیل سوختی با سوخت هیدروژن مدل سازی شده است. مدل سازی این خودرو با استفاده از امکانات نرم افزار advisor که از مزایای انعطاف پذیری مدل سازی simulink و قدرت تحلیل matlab بهره می برد، انجام شده است. تحقیق حاضر در دو بخش ارائه شده است. ابتدا استک پیل سوختی پلیمری با استفاده از نرم افزار matlab مدل سازی شده است. مدل سازی انجام شده یک مدل نیمه تجربی است. معادلات حاکم که شامل معادلات الکتروشیمیایی و حرارتی- سیالاتی می باشد به صورت یک حجم کنترل نوشته شده است. مدل سازی به گونه ای است که مدل توسعه یافته قادر به تعیین پارامترهای ترمودینامیکی و الکتروشیمیایی در شرایط عملکردی مختلف سیستم پیشرانش می باشد. بدین منظور تأثیر پارامترهای مهم از جمله دما، فشار و ضریب انتقال بار بر عملکرد استک پیل سوختی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج تأثیر بیشتر اثر دما نسبت به فشار بر ولتاژ خروجی و در نهایت بازده پیل سوختی را نشان می دهد. در قسمت دوم با استفاده از نرم افزار advisor یک خودرو سمند ال ایکس با سیستم هیبرید پیل سوختی مدل سازی شده است. برای خودرو فوق مدل بدنه و چرخ ها با در نظر گرفتن کلیه پارامترهای مربوط به آن ها به نرم افزار اضافه شده است. در ادامه عملکرد خودرو هیبرید الکتریکی- پیل سوختی شامل تلفات انرژی اجزاء مختلف سیستم، مصرف سوخت و بازده سیستم هیبرید و خودرو در چرخه های حرکت مختلف در دو حالت راه اندازی گرم و سرد مورد بررسی قرار گرفته و با نمونه احتراق داخلی خود مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که تقریباً نیمی از کل تلفات در سیستم پیل سوختی اتفاق می افتد و در راه اندازی گرم نسبت به راه اندازی سرد حدود 95% از کل کاهش تلفات انرژی در سیستم پیل سوختی است. با توجه به چرخه های حرکت مورد استفاده مصرف سوخت خودرو هیبرید الکتریکی- پیل سوختی حدود 40 تا 55 درصد نسبت به نمونه احتراق داخلی کاهش و بازده سیستم در خودرو هیبرید الکتریکی- پیل سوختی نسبت به نمونه احتراق داخلی حدود 91 تا 147 درصد افزایش یافته است. بیشترین بازده سیستم پیل سوختی در چرخه های حرکت فوق حدود 47% است. نتایج آزمون شتاب و شیب نشان می دهد که بهترین حالت استفاده از سیستم هیبرید می باشد و بیشترین انرژی توسط باتری تأمین می شود. با استفاده از این آزمون مشخص شد که در خودرو هیبرید الکتریکی- پیل سوختی علاوه بر کاهش مصرف سوخت و افزایش بازده از نظر آزمون های عملکردی سرعت، شتاب و شیب قابل رقابت با نمونه احتراق داخلی خود می باشد. در بررسی آلاینده ها مشخص شد که آلاینده های خروجی از سیستم هیبرید الکتریکی- پیل سوختی با سوخت هیدرو‍ژن صفر می باشد و محصول واکنش الکتروشیمیایی هوا و هیدروژن، آب و گرما است.

در این پژوهش تلاش شده تا به صورت عملی راهبرد احتراقی نیمه پیش آمیخته اشتعال تراکمی بر روی موتور ملی دیزل سواری اجرا شود. به همین منظور آزمون های عملی در شرکت تحقیق طراحی و تولید موتور ایران خودرو انجام شده است. بررسی های تجربی در شرایط پایا و تعادل کامل حرارتی، در پنج نقطه از نقاط پرتکرار چرخه رانندگی با استفاده از راهبرد پاشش دو مرحله ای انجام شده است به گونه ای که آلاینده پنج نقطه انتخابی (با لحاظ کردن ضریب وزنی هر نقطه) 60 درصد کل آلاینده های چرخه رانندگی را در بر می گیرد. آزمون های تجربی روی موتور ملی دیزل سواری (efd) که جزء آخرین و پیشرفته ترین موتورهای دیزل دور تند است که مجهز به سامانه پاشش مستقیم و چندراهه سوخت رسانی پرفشار (hpcr) ، و سامانه بازگردانی سرد گازهای خروجی( egr ) می باشد،انجام شده است. در این تحقیق زمان بندی شروع پاشش (soi) ، فشار مسیر سوخت رسانی، و نرخ egr برای دست یابی به احتراقpcci بررسی شده است. زمان بندی شروع پاشش اصلی از 10 درجه قبل از نقطه مکث بالا تا 3 درجه بعد از نقطه مکث بالا تغییرمی کند، و مقدار egr از 20% تا 65% بررسی شده است. با بررسی و تحلیل داده های فشار داخل استوانه در می یابیم که زمان کافی برای مخلوط شدن و شرایط لازم برای دست یابی به احتراق نیمه پیش آمیخته اشتعال تراکمی فراهم شده و دوده و اکسیده های نیتروژن به صورت همزمان کاهش یافته اند.

در این تحقیق دو ماده افزودنی ، ترشیاری بوتیل الکل (tba) و دی ایزوپروپیل اتر (dipe) در نسبتهای حجمی 5 ، 5/7 ، 10 ، 5/12 و 15 درصد با بنزین پایه تهیه شده از شرکت پالایش نفت امام خمینی شازند اراک، ترکیب گردیده و پس از بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات بدست آمده ، سوخت های مورد نظر در یک موتور اشتعال جرقه ای تحت آزمون های عملکردی قرار گرفته اند . سپس با محاسبه مشخصه های عملکردی موتور و همچنین گازهای آلاینده خروجی از موتور ، ترکیب بهینه برای هر کدام از افزودنی های مورد نظر تعیین گردیده است .نتایج بدست آمده از آزمون های تجربی نشان می دهد که با افزایش میزان افزودنیها در مخلوط ، میزان گشتاور ، توان ، راندمان و دبی جرمی سوخت افزایش یافته و در مقابل مصرف سوخت ویژه کاهش می یابند . همچنین اختلاط بنزین پایه و افزودنی ها سبب افزایش دی اکسیدکربن و اکسیدهای نیتروژن و کاهش هیدروکربن ها و منوکسید کربن خروجی از موتور می گردد. همچنین درصد بهینه اختلاط برای tba و dipe 10% حاصل گردید .

سیستم پیشرانش در تعیین مأموریت و رژیم پروازی وسیله پرنده، اهمّیت به سزائی دارد. این سیستم، تأمین کننده نیروی رانش یک هواپیما می باشد.در این پژوهش، هدف در ابتدا انتخاب و سپس شبیه سازی یک موتور توربینی می باشد که بتواند تراستی معادل 35/6 کیلونیوتن تولید کند.جهت بررسی سریع عملکرد موتور توربینی و تأثیر پارامترهای طراحی نیاز به شبیه سازی عملکرد موتور می باشد.به همین منظور ساختار و سیکل عملکردی موتور توربوفن شرح داده می شود و سپس تحقیقات گذشته و روش های بکار برده شده در آنها در زمینه شبیه سازی موتور توربوفن، مرور می گردد. در ادامه روشی برای تحلیل عملکرد نقطه طراحی و نقاط خارج از طرح موتورهای توربوفن دو محوره جریان مخلوط نشده و همچنین ابزاری بر اساس روش مقیاس به منظور تولید منحنی مشخصه کمپرسور و فن ارائه شده است. به منظور مدلسازی عملکرد موتور از روش حلقه های تو در تو استفاده شده است. عملکرد اجزای موتور با بهره گیری از نمودارهای عملکرد، معادلات ترمودینامیکی و دینامیک گازی مدل شده است. با توجه به اینکه روند مدل سازی ریاضی موتور های دو محوره تا حدودی پیچیده می باشد، در ابتدا روند شبیه سازی موتورهای تک محوره به منظور تولید قدرت محوری، موتور توربوجت تک محور و موتور توربوجت دو محوره ارائه شده و در پایان به بررسی عملکرد موتور توربوفن دو محوره جریان مخلوط نشده پرداخته شده است. در خاتمه عملکرد یک موتور توربوفن دو محوره جریان مخلوط نشده در نقطه طراحی و نقاط خارج از طراحی ارائه شده و نمودارهای حاصله مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج با نتایج نرم افزارهای موجود جهت اعتبارسنجی روش مقایسه شده اند.

امروزه اهمیت هواپیماهای جت تجاری فوق سبک در مقایسه با هواپیماهای جت عادی به دلیل عملکرد بی سابقه و سودآوری اقتصادی در حال گسترش می باشد. هم اکنون تکنولوژی سامانه حمل و نقل هوشمند هواپیماهای کوچک به هواپیماهای فوق سبک جت تجاری اختصاص دارد. در این پروژه، پروسه طراحی اولیه هواپیمای جت فوق سبک با تکیه بر اطلاعات روش های طراحی رایج در هواپیماهای مسافربری جت با توجه به داده های مفروض و ماموریت هواپیما، در خصوص محاسبات اوزان و تراست، طراحی بال و در نهایت انتخاب موتور مناسب مورد مطالعه قرار گرفته است. شرکت های معتبر سازنده در این رده از هواپیماها، مشخصات پاکت پروازی از قبیل: برد پروازی، ارتفاع پروازی، حداکثر سرعت، سرعت واماندگی و...، پارامترهای طراحی بال، موتورهای مورد استفاده در این دسته از هواپیماها به همراه انواع پیکربندی های موجود در این کلاس هواپیمایی، ویژگی های آن ها (مزایا و معایب) و به طور کلی یک جامعه آماری کامل از این رده از هواپیماهای نسل جدید تحت بررسی قرار گرفته است. با توجه به اینکه مبنای این پروژه بر طراحی اولیه است، لذا مرحله بعدی طراحی می تواند با استفاده از داده های موجود در این پروژه ادامه یابد. به طور کلی عملکرد یک هواپیما بستگی دارد که طراح تا چه حد بتواند: 1- به نیروی برا و نیروی محرکه مناسبی در مقابل نیروی پسا و وزن نایل شود. 2- در طی مراحل مختلف پروازی، ترکیب نیروها را کنترل نموده و سپس پایدار نماید که البته ارضای این دو ویژگی نیاز به انتخاب صحیح موتور دارد. از سوی دیگر تولید برا در هواپیما توسط بال صورت می گیرد، بال همچنین نقش دوم را در تولید نیروی پسا به همراه دارد. علاوه بر آن، گشتاوری که منجر به پایین آمدن دماغه شده و بایستی توسط دم خنثی شود نیز توسط بال تولید می گردد. از سوی دیگر عامل اصلی در بال که باعث این اثرات می گردد، مقطع بال می باشد. بنابراین محاسبه و تحلیل تأثیر ضرایب آیرودینامیکی بال در هواپیمای فوق سبک جت بر پیشرانش در سامانه حمل و نقل هوشمند هواپیماهای کوچک، هدف از انجام این پروژه می باشد.

در آینده ای نزدیک، هواپیماها مقادیر بیشتری توان الکتریکی را نسبت به هواپیماهای کنونی مصرف کرده و قوانین زیست محیطی سختگیرانه تری به منظور جلوگیری از انتشار آلاینده ها برای آنها وضع خواهد شد. این اهداف نیازمند بکارگیری سیستم جدیدی برای تولید توان در هواپیماها می باشد که توان الکتریکی بیشتری به همراه آلاینده های جوی کمتر تولید کرده و از نظر اقتصادی نیز به صرفه باشد. سیستم هیبریدی پیل سوختی اکسید جامد-توربین گاز (sofc apu) به عنوان واحد تولید توان کمکی در هواپیماهای نسل جدید که دارای زیر سیستم های الکتریکی بیشتری بوده و به نام هواپیماهای بیشتر الکتریکی معروفند، جایگزین واحد تولید توان کمکی هواپیماهای(apu) کنونی که راندمان کمتر(کمتر از 20 درصد) و آلاینده های بیشتری تولید می کنند، خواهد شد. در پایان نامه حاضر به مدل سازی ترمودینامیکی یک سیکل هیبریدی توربین گاز مجهز به پیل سوختی اکسید جامد پرداخته شده است. کلیه اجزا سیستم ترکیبی به صورت جداگانه به کمک روابط ترمودینامیکی مدل سازی شده است. پیل سوختی اکسید جامد نیز به طور مجزا توسط پارامترهای الکتروشیمیایی که به صورت توابعی از حالات ترمودینامیکی درآمده مدل شده است. مدل سازی سایر اجزاء سیکل به گونه ای انجام شده است که شرایط ورودی و خروجی جریان هر یک مشخص شده و اثر متقابل آنها درسیکل بر یکدیگر لحاظ شده است. سپس اثرات پارامترهای مختلف از جمله چگالی جریان، فشار، دما و فاکتور مصرف سوخت پیل سوختی اکسید جامد بر راندمان سیستم، توان و تخریب اکسرژی بررسی شده است. به همین منظور کد محاسباتی در محیط ترمودینامیکی نرم افزار ees تهیه شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از سیستم هیبریدی باعث افزایش قابل توجه راندمان به میزان 65 درصد و توان تولیدی 105/4 کیلووات در نقطه طراحی می شود، و همچنین از میزان تخریب اکسرژی سوخت می کاهد. برای اعتبار سنجی کد حاضر، نتایج مدل سازی ریفورمر سوخت جت، پیل سوختی و سیستم هیبریدی با نتایج موجود در مراجع مقایسه شده و صحت کد حاضر تایید می شود.

در این تحقیق، پارامترهای احتراقی و آلایندگی یک موتور اشتعال جرقه ای چهار سیلندر در دو بخش عملی و نظری و با استفاده از مخلوط سوخت های بیواتانول و بنزین با درصدهای حجمی 20، 40، 60 و 85 درصد بیواتانول، در موقعیت های مختلف دریچه گاز و سرعت های متفاوت موتور مورد بررسی قرار گرفتند. پارامترهای احتراقی محاسبه شده در این تحقیق شامل: بیشینه فشار درون سیلندر، فشار درون سیلندر بر حسب زاویه میل لنگ، نرخ آزادسازی حرارت و آزادسازی حرارت تجمعی است. پارامترهای آلایندگی اندازه گیری شده نیز شامل: گاز های co، co2، uhc و nox است. نتایج حاصل از داده های تجربی نشان داد هنگامی که درصد حجمی بیواتانول در مخلوط سوخت بیواتانول و بنزین افزایش می یابد، بیشینه فشار سیلندر، نرخ آزادسازی حرارت و آزادسازی حرارت تجمعی نیز افزایش می یابد. میانگین افزایش بیشینه فشار در سرعت های مختلف و موقعیت باز بودن کامل دریچه گاز برای سوخت های e85، e60، e40 و e20 نسبت به سوخت e0 (بنزین خالص) به ترتیب 15/6، 06/5، 25/4 و 42/1 درصد افزایش نشان داد. همچنین بر اساس یافته های این تحقیق، با افزایش درصد بیواتانول در مخلوط های سوخت مقدار آلاینده های هیدروکربن های نسوخته و منواکسید کربن کاهش و دی اکسید کربن و اکسیدهای نیتروژن افزایش می یابند. در قسمت نظری، پارامترهای احتراقی و آلایندگی موتور با استفاده از برنامه نویسی ژنتیک مدل گردید. یافته های تحقیق نشان داد که مدل های ریاضی بدست آمده برای این پارامترها به خوبی توانسته است نتایج را پیش بینی نماید به طوری که محدوده ضریب همبستگی 1 تا 99/0 میان نتایج واقعی و پیش بینی شده بدست آمد و ریشه میانگین مربعات خطا برای بیشینه فشار سیلندر و آلاینده های co، co2، uhc و nox برای داده های آموزش به ترتیب 669/0، 018/0، 21/0، 79/8 و 2/21 و برای داده های ارزیابی به ترتیب 796/0، 017/0، 202/0، 12/9 و 10/21 بدست آمد.

روش پاشش متقاطع سوخت مایع در جریان هوای عرضی در سیستم های پیشرانشی از قبیل موتورهای توربوجت و پس¬سوز آنها، موتورهای رم¬جت، اسکرم¬جت و خنک¬کاری محفظه احتراق قابل کاربرد می¬باشد. در این روش، تزریق سوخت از دیواره محفظه احتراق و یا شعله نگهدار به صورت عمودی انجام می شود. در تحقیق حاضر، پاشش عمودی با استفاده از نرم¬افزار fluent و به روش عددی vof شبیه¬سازی شده است. از سیال¬های آب مقطر، استون و کروسن به عنوان فاز مایع استفاده شده و محدوده سرعت سوخت و هوایی که در این پروژه در نظر گرفته شده کاملاً کاربردی بوده و مشابه شرایط گوناگون عملکردی موتور می¬باشد. با تغییر در سرعت سوخت و هوا، اثر نسبت شار مومنتوم و عدد وبر بررسی شده و برای مقایسه اثر چگالی، ویسکوزیته و کشش سطحی می¬توان نتایج حاصل از شبیه¬سازی آب مقطر و استون را در نظر گرفت. در پایان نتیجه می¬شود، که افزایش نسبت شار مومنتوم باعث افزایش نفوذ عمودی شده ولی افزایش عدد وبر نفوذ عمودی را کاهش می¬دهد. قطر قطرات حاصل از شکست ثانویه اسپری، با افزایش عدد وبر، کاهش می¬یابد. اثر ویسکوزیته در نفوذ عمودی قابل صرفنظر بوده ولی باید به این نکته اشاره کرد که اسپری عمودی با ویسکوزیته بالاتر، زودتر در جریان هوای افقی خم می¬شود. نتایج حاصل از شبیه-سازی انجام شده، با نتایج آزمایشات انجام شده توسط آقای جاکوب مشابه است. در این پروژه، علاوه بر تاثیر عدد وبر و نسبت شار مومنتوم، نقطه شکست اولیه، شکست ثانویه، مکانیزم¬های شکست (سطحی و ستونی)، رفتار فیزیکی جت از قبیل موجی شدن و نحوه حرکت موج روی ستون جت نیز به خوبی مدل شده است

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.