تحقیق رایگان مدل سازی موتوری

-مقدمه

هدف مدل سازی موتور های احتراق درونی دو جنبه است:

1-پیش بینی عملکرد موتور بدون تست های هدایتی

2-استنتاج عماکرد پارامترهایی که اندازه گیری آنها در آزمایشات مشکل می باشند. برای مثال مقادیر محبوس شده هوا در موتور دارای دو کورس یا موتور توربوشارژر

به طور واضحی این یک نفع است اگر عملکرد موتور بدون مشکل ساز شدن ساختار اولیه موتور باشد سپس سنجش آن و در نهایت تحلیل نتایج صورت می پذیرد. مدل سازی باید منجر به ذخیره هر دو جنبه ماید و زمانی شود. متأسفانه روندهایی که در یک موتور اجتراقی روی می دهد به قدری پیچیده هستند که بیشتر مدلها نمی توانند با یک الگوی ساده تعیین شوند. یک موتور دیزلی توربو شارژردار را در نظر بگیرید برای مدل سازی آن نیاز به موارد زیر است:

1-کمپرسور (و اینترکولر اگر قرار داشته باشد )

2-اثرات جریان غیرپایدار در سیستم القایی

3-جریان از میان سوپاپهای ورودی

4-حرمت هوا به همراه سیلندر

5-دینامیکهایی از سیستم تزریق

6-عملکرد جت سوخت با هوای به دام افتاده که تشکیل یک اسپری یا  افشانه میدهد

7-احتراق (شامل اثرات تأخیر جرقه زنی و آشفتگی احتراقی و احتمالاً شامل مدلسازی گازها و ذرات خارج شده)

8-صدایی که به طور مکانیکی و بوسیله احتراق ایجاد می شود

9-جریان گرما با محفظه موتوری و جزء خنک کننده

10-عملکرد توربین

عملکرد حرکت هوا درون سیلندر را درنظر بگیرید. هم اکنون امکان آن وجود دارد تا تکنیکهای CFD برای مدل سازی جزئیات جریان مانند نحوه انتشار سرعتهای محوری و پیچشی مطرح گردد. با پیش بینی سطوح آشفتگی نیاز عملی بیشتری به اطلاعات سرعت و مشکلات آن می باشد. چنین اطلاعاتی حیاتی است زیرا جریان هوا با سوخت در طی شکل گیری افشانه و احتراق آن افزایش می یابد.

اثراتی که در اینجا ایجاد می شود شامل استهلاک شفت میل لنگ است. پیستون که در اینجا مدلسازی می شود با استفاده از اطلاعات ورودی از انتشار دما و میزان فشار است بنابراین فواصل خطی رینگ پیستون قابل پیش بینی خواهد بود. این مسئله باعث می شود که رینگ را مورد تحلیلذ قرار دهیم بنابراین ضخامت لایه روغنی و انتشارش به اصطحکاک می تواند مورد بررسی قرار گیرد. این دیدگاه از مدلسازی مکانیکی باید به قدری کافی باشد که حداقل مدلهای ترمودینامیکی را پاسخگویی نماید.

در فصل آتی توضیحی از اینکه چگونه قوانین انرژی و قانون بقای جرم در موتور بکار می روند و اینکه چگونه اجزای روندها در موتور به کار برده می شوند و چگونه این اجزاء می توانند مدلسازی شوند این مسئله بوسیله مثالی که در آن SPICE (برنامه شبیه سازی موتورهای احتراق درونی نوشته دکتر کارتون استاد پیشین دانشگاه بث) بکار رفته تا زمانبندی سوپاپهای عملکرد موتور زمانبندی شود.

2-10-مدلهای بدون بعد

1-2-10-ترمودینامیک ها

عملکرد تحلیلی نمی تواند برای توضیح عملکردهای موتوری بکار رود لازم است تا تساوی های مربوطه را بر مبنایی معین حل نمود که اغلب در حدود 1 درجه زاویه میل لنگ است. کاربرد قانون اول ترمودینامیک در مدلسازی روندهای موتوری احتراق داخلی بصورتی تکمیلی به وسیله واتسون و جوناتا (1982) والاس (1986) و هی وود (1988) توضیح داده شده است.

اولین قانون ترمودینامیک به اشکالی گوناگون در سیستمهای ترمودینامیکی نوشته می شود و اگر تغییرات در انرژی پتانسیل مورد غفلت واقع شوند آنگاه

1-10

که در آنجا i به مقادیر کنترلی یا

2-10

که در آنجا s به سطوحی که در آنجا انتقال گرما روی میدهد و hoj آنتالپی ویژه به جریانهای وارد شونده یا خارج شونده است. تصور کنید که عبارت سمت چپ تساوی 2-10 را داریم که در طی احتراق ترکیب اجزا تغییر می کند اما البته جرم ثابت است هرچند با بیان انرژی داخلی واکنش زا ها که محصولاتش بر مبنای مطلق (شکل 3-7) انرژی شیمیایی منتقل شده به انرژی گرمایی در طی احتراق نیازی به عبارت جداگانه ندارد (توجه کنید که در جدول ارائه شده بوسیله راجرز و مایو (1980) انرژی داخلی واکنش زاها و محصولات بر مبنای کاملاً مطلق داده نشده است و اطلاعات آنتالپی صفر در 25 درجه و آنتالپی واکنش در واکنشهای مختلف نیز 25 درجه است بنابراین امکان دارد تا انرژی درونی واکنش زاها و محصولات را بر مبنایی مطلق محاسبه کرد.

تمایز بخش چپ تساوی 2-10 و تقسیم فضای احتراق به تعدادی از مناطق منجر می شود به 3-10 که j به مناطق مختلفی از اطاق احتراق مربوط است.

در هر منطقه اگر ارتباطات مورد عفلت قرار گیرد چنین پنداشته می شود که انرژی داخلی تابعی از دما و مساوی با میزان  میباشد