چکیده
شرایط بهره برداری فوق-رقیق دارای قابلیت زیادی در جهت افزایش راندمان حرارتی و کنترل گازهای آلاینده در موتورهای احتراق داخلی، می باشد، هرچند هنوز هم قابلیت تغییر دوره ای و پایداری، موضوعات بسیار مهمی هستند که باید حل شوند. استفاده از گاز طبیعی، بواسطۀ راندمان بالاتر در فرایند اختلاط، و گسترده تر کردن محدودۀ اشتعال پذیری، می تواند بخشی از این مشکل را حل کند. در این تحقیق، یک تحلیل از فرایند احتراق گاز طبیعی فوق-رقیق، با استفاده از لایهای کردن تغذیۀ موضعی -به منظور پایدارکردن فرایند-، ارائه شده است. بویژه، قابلیت پیش بینی مدل عددی، تا مخلوطهای فوق-رقیق (λ=2.0)، معتبرسازی شده است. علاوه برآن، تحلیلی از زمانبندی اشتعال، جهت بدست آوردن تعادل بهینه بین خفهشدگی شعله و اضمحلال انرژی جنبشی متلاطم، که توسط نازل در مجاورت محل جرقه، ایجاد می شود، صورت گرفته است. زمانبندی اشتعال بهینه، در محدودۀ 5 ms، محاسبه گردیده است.
1-مقدمه
صنعت خودروسازی در سال های اخیر تمام تلاش خود را برای بکارگیری مخلوط سوخت رقیق و رقیقتر، جهت برآورده کردن مقررات مربوط به آلودگی هوا، بکار بسته است. کارهای متعددی در زمینۀ احتراق رقیق (بویژه در زمینۀ مخلوط های رقیق گاز طبیعی (NG))، هم در اتاقک احتراق با حجم ثابت (CVCC)، و هم در موتورها، انجام شده است.
بواسطۀ کاهش درجه حرارت شعله و کنترل نسبی انتشار NOx و تلفات گرمایی، راندمان حرارتی افزایش می یابد. علاوه برآن کنترل احتراق با نسبت سوخت-هوا، اجازۀ کاهش تلفات ناشی از پمپاژ در بار پایینتراز بار کامل را می دهد. هرچند که موضوعات متعددی در زمینۀ پایداری احتراق و تغییرات دورهای، مطرح می شود. گروه Prof. Evans، در دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC)، یک راهبرد احتراق ویژه، را توسعه داده و به کمک احتراق با تغذیۀ لایه بندی شدۀ بخشی (PSC)، سعی در حل این مشکلات کردند...