بررسي عددي اثرات تركيب سوخت متان و هپتان نرمال بر عملكرد يك موتور اشتعال تراكمي با واكنش‌پذيري كنترل شده

در اين مقاله، يك موتور اشتعال تراكمي با واكنش‌پذير كنترل شده با سوخت تركيبي متان و هپتان نرمال به روش ديناميك سيالات محاسباتي به صورت سه‌بعدي و با درنظرگرفتن سينتيك مفصل شيميايي سوخت تركيبي به وسيله نرمافزار AVLFIRE  شبيه‌سازي شده است. به منظور اعتبارسنجي حل، نتايج تحليل موتور با داده‌هاي تجربي مقايسه شده‌اند. تاثير تغيير دماي ورودي و همين طور تغيير تركيب سوخت، بر پارامترهاي عملكردي موتور نظير فشار و دماي داخل سيلندر، نرخ آزادسازي انرژي و آلاينده‌ اكسيدهاي نيتروژن، بررسي شده ‌است. نتايج اين پژوهش نشان مي دهد با افزايش 30 درجه‌اي دماي اوليه نرخ واكنش‌هاي احتراقي افزايش يافته كه منجربه افزايش توليد اكسيدهاي نيتروژن مي شود. اين شرايط شدت صوت را به ميزان 10 درصد افزايش داده و منجربه پيش‌انداختن فاز احتراقي به ميزان 5 درجه لنگ خواهد شد. اما، از سوي ديگر به علت كاهش بازده حجمي ناشي از افزايش دما، بازده موثر موتور كاهش يافته و فشار موثر متوسط انديكاتوري نيز  با كاهش 11 درصدي همراه مي شود. همچنين، كسر انرژي متان با فرض انرژي ورودي و نسبت هم‌ارزي كل ثابت، از 65 تا 85 درصد افزايش يافته، كه منجربه تاخير در اشتعال 5 درجه اي به علت افزايش عدد اكتان و كاهش واكنش‌پذيري كلي مخلوط شده و به افزايش فشار موثر متوسط انديكاتوري و كاهش 5 درصدي مصرف ويژه‌ سوخت منتج مي‌شود. از طرفي، به علت كاهش دماي احتراق، آلايندگي اكسيدهاي نيتروژن نيز كاهش‌ مي‌يابد. روند صعودي بهبود شرايط عملكردي موتور تا كسر انرژي 80 درصدي متان بوده است و در كسر انرژي هاي بيشتر عملكرد موتور با افت همراه مي شود. در مجموع بررسي فاز احتراقي نشان مي‌دهد كه دماي ورودي و تركيب مخلوط سوخت مي‌تواند عامل موثري در كنترل فاز احتراق باشد.