شبیه‌سازی جریان پایا درون گردای سامانۀ پرخوران موتور احتراق داخلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 صنعتی امیرکبیر

3 کارشناس واحد طراحی مرکز تحقیقات موتور ایران خودرو

چکیده

سامانه‌های پرخوران، با فشرده‌سازی هوای ورودی به موتور باعث افزایش بازده تنفسی و کاهش مصرف سوخت و کاهش سطح آلاینده‌های خروجی از موتور می‌گردند. ماهیت جریان درون گردا پیچیده بوده و پدیده‌های مختلفی از قبیل جدایش و آشفتگی جریان درون گردا مشاهده می‌شود. همچنین تعیین دقیق عملکرد گردا در نقاط کاری مختلف، در تطابق پرخوران با موتور نقش به‌سزایی دارد. هدف اصلی این تحقیق، شبیه‌سازی سه‌بعدی و پایا جریان درون گردای سامانۀ پرخوران و تحلیل رفتار گردا، در شرایط مختلف عملکردی است. بدین منظور جریان درون گردا شامل حلزونی، چرخان، پخشگر خروجی و مسیر هدررو به‌صورت سه‌بعدی و تحت شرایط پایا بررسی می‌شود. صحه‌گذاری نتایج شبیه‌سازی به کمک نتایج آزمون‌های تجربی، نشان‌دهندۀ اختلافی در حدود 3 تا 9 درصد بین این نتایج است. همچنین به‌منظور پایش سرعت دورانی پرخوران، گردای سامانۀ پرخوران موردبررسی، مجهز به سازوکار دریچۀ هدررو است. با اندازه‌گیری مقدار دقیق گشودگی دریچۀ هدررو در نقاط کاری گردا در میز آزمون موتوری، شبییه‌سازی جریان درون گردا در حالت دریچۀ هدررو باز انجام‌شده و تأثیر گشودگی دریچه بر روی عملکرد گردا و بازدهی هم‌آنتروپی گردا بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که گشودگی دریچۀ هدررو تا حد چشمگیری باعث افت بازدهی هم‌آنتروپی گردا و کاهش توان تولیدی توسط گردا، می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Steady Simulation of the Flow inside the Internal Combustion Engine Turbocharger’s Turbine

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Farajpoor khanaposhtani 1
  • S.Mostafa Agha Mirsalim 2
  • Seyyed Shahaboldin Alavioun 3
1 Mechanical Engineering Department, AmirKabir University of Technology.
2 Mechanical Engineering Department of Amirkabir University, Iran, Tehran
3 Expert of Designing Department of Iran Khodro's Research Institute (IPCO Company)
چکیده [English]

Turbocharger systems, can increase volumetric efficiency and decrease fuel consumption and emissions of an engine due to compressing the entering air to the engine. Flow characteristic inside turbine is sophisticated and several phenomena like flow separation and high turbulent flow can occur inside turbine. Determining exact performance behavior of turbine can alter the matching process of the turbocharger with the engine. The main goal of this research is 3D and steady simulation of the flow inside turbocharger’s turbine and analysis of the performance behavior of turbine under different working conditions. To this end, 3D flow inside turbine including volute, rotor, diffuser and wastegate passage is investigated steadily. Validating simulation results by experimental results shows that there exist 3 to 9 percent of error between these. In order to control the rotational speed of turbine, turbocharger is equipped with wastegate. By measuring the exact amount of wastegate opening in different working conditions of turbine on a test cell, flow simulation inside turbine is accomplished in different wastegate openings and the effect of wastegate opening on the turbine performance and isentropic efficiency is investigated. The results shows that opening of wastegate can reduce isentropic efficiency and power produced by the turbine significantly.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Turbocharger
  • Turbine
  • 3D simulation
  • Wastegate
  • isentropic efficiency