تجزيه و تحليل تجربي و عددي انتقال حرارت در توربوشارژرهاي موتور بنزيني تحت جريان سه‌بعدي و بررسي اثر انواع پوشش‌ها روي عملكرد آن

Experimental and numerical analysis of heat transfer in the turbochargers of a gasoline engine under 3-D flow and Examination of the effect of different types of coatings on its performance

در مقاله حاضر، توربوشارژ يك موتور بنزيني 1.7 ليتري 4 سيلندر 16 سوپاپ با جريان تراكم‌پذير، لزج و به‌صورت سه‌بُعدي، مورد بررسي قرار گرفته است. هدف از اين مقاله، بررسي عددي انتقال حرارت در توربوشارژرهاي موتور بنزيني تحت جريان سه‌بعدي و بررسي اثر انواع پوشش‌ها بر عملكرد آن است. براي اين كار، از مدل‌سازي محفظه حلزوني و پره‌هاي توربين در نرم‌افزار كتيا و شبيه‌سازي در نرم‌افزار انسيس-فلوئنت استفاده شده است و نتايج حاصل از عملكرد توربين، با نتايج آزمايشگاهي در دو شرايط آدياباتيك و غير‌آدياباتيك (با انتقال حرارت) مقايسه شده‌اند. لازم به ذكر است كه پره‌هاي توربين، با استفاده از روش مختصات دوار چندگانه، مدل‌سازي شده‌اند. در بخش عددي نيز، مدل بدون پوشش، در دو حالت آدياباتيك و غير‌آدياباتيك (با انتقال حرارت)، شبيه‌سازي شده است. سپس با جواب‌هاي آزمايش مطابقت داده شده است تا درستي مدل اثبات شود. مقايسه نتايج عددي و آزمايشگاهي، بيان كننده‌ي اختلاف 0.5 تا 10 درصدي بود كه نشان دهنده‌ي دقت و صحت مناسب نتايج عددي است. همچنين، نتايج بررسي‌هاي انجام شده نشان داد كه بيشترين توان مؤثر موتور توربوشارژر، در حالت آدياباتيك حاصل شده است. همچنين در بررسي تأثير پوشش‌هاي عايق بر روي پوسته توربين به‌منظور جلوگيري از انتقال حرارت، از سه نوع پوشش سراميكي دي‌اكسيد سيليسيم، كاربيد سيليسيم و نيترات سيليسيم استفاده ‌شد. بررسي نتايج نشان داد كه استفاده از دي‌اكسيد سيليسيم، به‌دليل ضريب انتقال حرارت كمتر، نتايج مطلوبي نسبت به دو پوشش ديگر دارد.