مطالعه عددي اثر همزمان جرم سوخت ديزل پيش‌پاشش و هندسه كاسه پيستون در يك موتور RCCI با سوخت گازسنتز/ديزل

Numerical study of the simultaneous effects of pre- injection fuel mass and piston bowl geometry in a RCCI engine with syngas/diesel

اين تحقيق عددي به اثرهاي همزمان ميزان پيش‌پاشش سوخت (10%،20%و30%) و شكل كاسه پيستون (مقعري- كم عمق عريض) در يك موتور ديزل سنگين غيرجاده‌اي در شرايط احتراق اشتعال تراكمي واكنش كنترل شونده و در سه حالت احتراق ديزل‌خالص، احتراق ديزل-گازسنتز20% و ديزل-گازسنتز40% مي‌پردازد. شبيه‌سازي‌ها با استفاده از نرم افزار ديناميك سيالات محاسباتي كانورج انجام شده است‌. جهت انجام شبيه‌سازي‌هاي احتراق از الگو احتراق SAGE به همراه يك ساز وكار سينتيك شيميايي كه شامل 72 گونه ‌و360 واكنش بوده، بكارگرفته شده است. نتايج نشان داد در حالت احتراق ديزل-گازسنتز40درصد و بكارگيري هندسه كاسه پيستون كم عمق عريض، در مقايسه با ساير حالت‌هاي احتراق، كمترين ميزان نرخ افزايش فشار داخل سيلندر مشاهده ‌شده است. همچنين در اين حالت احتراق كمترين ميزان انتشار اكسيدهاي نيتروژن (20 درصد پيش‌پاشش-96/23 گرم بركيلوگرم سوخت)، ذرات معلق (10درصد پيش‌پاشش- 033/0گرم بر كيلوگرم سوخت) و هيدروكربن‌هاي نسوخته (30 درصد پيش‌پاشش- 3/0گرم بر كيلوگرم سوخت) مشاهده شد كه كمتر از حالت كاركرد ديزل پايه (اكسيدهاي نيتروژن 25/45 گرم بر كيلوگرم سوخت، ذرات معلق 43/0 گرم بر كيلوگرم سوخت و هيدروكربن‌هاي نسوخته 507/0گرم بر كيلوگرم سوخت) است.

This numerical study the simultaneous impacts of pilot injection quantity (10%,20%,30% of the total mass of diesel fuel), combustion chamber geometry (re-entrant (baseline), and wide-shallow chamber), and applying syngas (20 and 40% of total energy per cycle) in a heavy-duty off-road RCCI engine. This numerical research conducted using CONVERGE Computational Fluid Dynamic (CFD) code and the SAGE combustion model was used coupled with a detailed chemical kinetic mechanism consist of 72 species and 360 reactions.The results showed utilizing the wide-shallow combustion chamber and diesel- 40% syngas combustion operating conditions reduced the maximum pressure rise rate compared to other combustion conditions.Besides, in this combustion condition The lowest emision of nitrogen oxides(at 20% pilot injection equal to 23.96 g / kg of fuel), Particulate Matter(at 10% pilot injection equal to 0.033 g / kg of fuel) and Hydro-Carbons(at 30% pilot injection equal to 0.1 g / kg of fuel) Compared to the baseline pure diesel combustion(Nox equal to 45.25 g / kg of fuel,PM equal to 0.43 g / kg of fuel,HC equal to 0.507 g / kg of fuel) was observed