بررسي اثرات اصطكاك و انتقال حرارت بر جريان داخل منيفولد ورودي موتور احتراق داخلي با روش حجم محدود

بررسي اثرات اصطكاك و انتقال حرارت بر جريان داخل منيفولد ورودي موتور احتراق داخلي با روش حجم محدود

طراحي و بهينه سازي منيفولد، كه خود شامل محاسبه عملكرد موتور نيز مي باشد، يكي از مهمترين قدم ها در روند طراحي و توسعه موتورهاي احتراق داخلي به شمار مي رود. اين فعاليت در طول ساليان گذشته يكي از مهمترين مشغوليت هاي مراكز تحقيق و توسعه موتور در دنيا بوده است. دراين مقاله جريان سيال تراكم پذير داخل منيفولد ورودي يك موتور احتراق داخلي با روش هاي عددي تحليل شده است. براي محاسبه خصوصيات جريان سيال عبوري، جهت حل معادلات حاكم بر مساله، كدهاي كامپيوتري به زبانFORTRAN ، با استفاده از روش هاي مختلف حجم محدود، نوشته و توسعه داده شده است. براي گسسته سازي معادلات پيوستگي، مومنتوم و انرژي، سه روش ميانگين گيري مرتبه دوم، بالادست مرتبه اول و روش Roe مرتبه دوم استفاده شده و از نظر عملكرد و كارايي محاسباتي با يكديگر مقايسه شده اند. شرايط مرزي در ورود و خروج، براي حالت هاي پايا و ناپايا به صورت تركيبي از روش مشخصه ها و برون يابي به كار رفته است. در تحليل جريان ناپاياي منيفولد موتور بنزيني، تكرار در زمان مجازي انجام مي پذيرد. براي به دست اوردن نتايج دقيق و واقعي تر، عوامل اصطكاك و انتقال گرما افزوده شد و اثرات عوامل اصطكاك ديواره با سيال و انتقال حرارت از سيال به ديواره بر خصوصيات جريان، بررسي و مقايسه شده اند.

Designing and optimization of the intake manifold is one of the important steps in the development of the internal combustion engines. In this paper, the flow inside the intake manifold of an internal combustion engine is investigated by numerical methods. The convective flux models are adopted to simulate the unsteady compressible flow behavior. To solve the governing equations, for calculating the flow specifications, a FORTRAN 90 code was written by the authors by different finite-volume methods. Three schemes, namely second-order averaging, first-order upwind and second-order Roe have been applied and their performance was compared in terms of computational efficiency. The inlet and outlet conditions are modeled by a combination of characteristics and extrapolation. A virtual time method was utilized for simulating the unsteady pulsative behavior. To obtain better accuracy and a realistic flow model, wall friction and heat transfer terms have been included and the effects of friction and heat transfer on flow specifications have been investigated.