بررسی سینتیکی اثر غنی سازی با هیدروژن بر تولید آلاینده ها و گازهای گلخانه ای در موتور گازسوز در نسبت تراکم بالا

موتورهای احتراق داخلی بدون شک سهم عمده ای در بحران فزاینده آلودگی هوا و گرمایش کره زمین دارند. به علاوه، استفاده از گاز طبیعی فشرده، علی رغم داشتن ترکیبات متفاوت، به عنوان سوخت جایگزین گسترش یافته است. در این راستا، تحقیق حاضر به بررسی اثر غنی سازی سوخت گاز طبیعی تهران با هیدروژن بر آلایندگی و میزان تولید گازهای گلخانه ای در یک موتور گازسوز در نسبت تراکم بالا می پردازد. یک موتور جرقه ای تک سیلندر گازسوز به صورت جامع با استفاده از مدل دینامیک گاز یک بعدی و بهره بردن از استراتژی شبیه سازی ترمودینامیکی صفربعدی در المان های اصلی مدل سازی شده و یک زنجیره مفصل شیمیایی برای شبیه سازی احتراق داخل سیلندر استفاده شده است. مدل نهایی براساس توزیع فشار داخل سیلندر، دبی سوخت و دبی هوای مبتنی بر مشاهدات آزمایشگاهی کالیبره شده است. شبیه سازی عملکرد موتور در نسبت تراکم بالا (CR=16) و در دور موتور ثابت 2000 دور در دقیقه و بارهای مختلف انجام شده است. همچنین، شبیه سازی علاوه بر متان خالص به عنوان جایگزین گاز طبیعی، برای گاز واقعی مورد استفاده در شهر تهران نیز انجام پذیرفته و نتایج موتور پایه برای هر دو نوع سوخت با یافته های آزمایشگاهی یک نمونه موتور تک سیلندر آزمایشگاهی ارزش گذاری شده اند. مدل صحه گذاری شده برای پیش بینی رفتار عملکردی و آلایندگی موتور هنگام غنی سازی سوخت گاز طبیعی مصرفی با مقادیر متفاوت حجمی هیدروژن به کار رفته است. نتایج نشان می دهد با افزایش درصد غنی سازی به وسیله هیدروژن، میزان مونواکسیدکربن، دی اکسیدکربن و متان در تمام شرایط کاهش می یابد. همچنین، علی رغم افزایش فشار بیشینه داخل سیلندر با افزایش درصد غنی سازی، میزان فشار متوسط اندیکاتوری کاهش می یابد.