مدل سازی عددی اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

خالقی, حسن; کشت کار, محمدرضا; یزدان پرست, سجاد; خرم دل, محمد

doi:10.22060/mej.2017.12159.5278

|
|
|
ارجاع به این مقاله
RIS EndNote BibTeX APA MLA Harvard Vancouver
|
اشتراک گذاری

	مدل سازی عددی اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ
مقاله 11، دوره 50، شماره 4، مهر و آبان 1397، صفحه 101-110
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2017.12159.5278
نویسندگان
حسن خالقی ¹؛ محمدرضا کشت کار²؛ سجاد یزدان پرست³؛ محمد خرم دل⁴
¹دانشیار گروه تبدیل انرژی دانشکده مهندسی مکانیک/دانشگاه تربیت مدرس
²کارشناس ارشد/دانشگاه تربیت مدرس تهران/دانشکده مهندسی مکانیک
³کارشناس ارشد/دانشگاه تربیت مدرس تهران / دانشکده مهندسی مکانیک
⁴کارشناس ارشد/تربیت مدرس تهران
چکیده
در موتورهای دیزل پاشش مستقیم امروزی، فرآیندهای اسپری و احتراق آن، از طریق اختلاط کنترل می‌شوند. در روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) به‌دلیل اینکه مقیاس‌های بزرگ جریان به‌طور مستقیم حل می‌شوند و مقیاس‌های کوچک مدل می‌شوند، بنابراین اختلاط هوا و بخار سوخت به روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ بهتر پیش بینی می‌شود و نتیجتاً قابلیت پیش‌بینی مشخصات جریان واکنشی افزایش می‌یابد. در این پژوهش اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل با استفاده از روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ و مدل احتراقی راکتور اختلاط جزئی (PaSR) بر روی کد EPISO-SPRAY مورد مطالعه قرار‌ می‌گیرد. با توسعه‌ی این کد، روش LES بر روی حلگر جریان دوفازی مربوط به این کد اعمال می‌شود که درآن از دیدگاه اولری – لاگرانژی، دینامیک جریان بررسی می‌شود و در نهایت با روش RANS مقایسه می‌گردد. در این پژوهش، به‌منظور شبیه‌سازی اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل از مدل‌‌های زیرشبکه‌ی اسماگورینسکی و اسماگورینسکی دینامیکی و مدل احتراقی PaSR استفاده شده است و نشان‌ داده‌شده که استفاده از شبکه‌ی نسبتاً ریز نتایج قابل قبولی به‌دست می‌دهد. نتایج بدست‌آمده از طول نفوذ اسپری غیرواکنشی در محیط گازی و همچنین پروفیل سرعت فاز گاز در مرحله‌ی مکش جریان هوا به درون سیلندر در موتور دیزل به‌منظور اعتبارسنجی عملکرد کد حاضر در جریان تک‌فازی و دوفازی با داده‌های تجربی مقایسه گردیده‌ است که نسبت به داده‌های تجربی دارای تطابق نسبتاً خوبی می‌باشد، به‌طوری‌که با مقایسه‌ی نتایج‌ با داده‌های تجربی می‌توان نتیجه گرفت که نتایج LES با شبکه‌ی ریز در جریان مغشوش غیر واکنشی از نتایج RANS بهتر است. نتایج احتراق اسپری دیزل با دو روش LES و RANS نیز با استفاده از سینتیک تک‌مرحله‌ای با نتایج تجربی گروه آزمایشگاهی سندیا مقایسه گردیده است. مشخصات کلی جریان واکنشی مغشوش اعم از طول نفوذ اسپری سوخت و بخار آن با استفاده از هر دو روش اغتشاشی به‌خوبی پیش‌بینی می‌شود. با مقایسه‌ی شکل شعله با استفاده از دو روش اغتشاشی تفاوت‌های اندکی می‌توان مشاهده نمود، ولی مقدار کمینه و بیشینه‌ی دما در هر دو یکسان است.
کلیدواژه‌ها
اغتشاش؛ جریان احتراقی اسپری دیزل؛ شبیه سازی گردابه های بزرگ؛ متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر استوکس؛ موتور دیزل
موضوعات
جریانهای آشفته و مدل‌های آن؛ دینامیک سیالات محاسباتی
عنوان مقاله [English]
Numerical Study of Turbulence in Diesel Spray Combustion Using Large Eddy Simulation
نویسندگان [English]
Hassan Khaleghi¹؛ MohammadReza Keshtkar²؛ Sajad Yazdanparast³؛ mohammad khoramdel⁴

²Graduated of Master of Science Student /Tarbiat Modares University/Mechanical Engineering
³Graduated of Master of Science / Tarbiat modares University / Mechanical Engineering
⁴M.Sc / Tarbiat modares university of Tehran
چکیده [English]
Under modern direct injection diesel engine conditions, the spray and combustion processes are known to be mixing controlled. In Large Eddy Simulation (LES) method, large eddies are solved directly and small scales are modeled, so it can potentially improve the predictive capability by better capturing the large scale mixing of ambient air with the fuel vapor. In this paper, turbulent spray combustion is studied using large eddy simulation method together with partially stirred reactor (PaSR) model using EPISO- SPRAY code. To develop this code, LES method is applied in an Eulerian – Lagranian fashion in which conservation equations of both phases are solved and then results of LES are compared with those of RANS. Simulation of spray combustion using different sub-grid scale models of LES method (Simple Smagorinesky and dynamic Smagorinesky) with PaSR combustion model are presented here. It is shown that with a fine mesh, results are in good agreement with experimental data. Results of non-reacting spray penetration length in gas environment and velocity profile during the intake stage are compared with related experimental data in order to validate the EPISO-SPRAY code performance. It is proved in this study that LES results with relatively fine mesh are much better than the RANS results. Results of reacting liquid spray using simple step kinetic and fuel vapor penetration length are compared with experimental data. It is shown that overall characteristics of diesel spray combustion such as liquid spray penetration and fuel vapor penetration are both in good agreement with experimental data using RANS or LES models. Although small differences in the flame shape are seen with the two methods, maximum and minimum temperatures are predicted to be the same in both models.
کلیدواژه‌ها [English]
Turbulence, Diesel Spray combustion, Large Eddy Simulation, Reynolds Averaged of Navier Stocks Equations, Diesel Engine


مراجع

آمار تعداد مشاهده مقاله: 407