بررسی رفتار شعله گاز طبیعی در محفظه احتراق یک موتور اشتعال جرقه ای

فرایند آزادسازی انرژی در موتورهای اشتعال جرقه ای رابطه مستقیمی با روند گسترش شعله در محفظه احتراق دارد. در این تحقیق، با شبیه سازی فرایند احتراق گاز طبیعی در یک موتور اشتعال جرقه ای، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار شعله در نزدیک دیواره ها و دور از آن بررسی شده است. آزمون های تجربی در دورهای مختلف و با تغییر زاویه جرقه زنی انجام شده است. شبیه سازی به صورت چرخه بسته بوده و نتایج مدل با داده های تجربی اعتباردهی شده، که از دقت مناسبی برخوردار است. نتایج نشان می دهد، با قرارگرفتن جرقه شمع در خارج از مرکز هندسی سرسیلندر، فرض گسترش شعله به صورت کره های هم مرکز صحیح نیست و دیواره نزدیک شعله، جلوی پیشروی آن را گرفته و سطح شعله از حالت کروی خارج می شود. پیشروی شعله متلاطم گاز طبیعی در سه مرحله انجام می گیرد: 1- گسترش اولیه سطح شعله با شتاب زیاد که 15درصد جرم سوخت، با شیب آهنگ آزادسازی انرژی بالا، در این مرحله می سوزد. 2- بعد از برخورد سطح شعله با کف پیستون، آهنگ سوختن با نرخ تقریبا ثابت ادامه می یابد. 30 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 50 درصد سوخت در حالت شمع مرکز، در این مرحله می سوزد. 3- کاهش شتاب گسترش شعله بعد از برخورد سطح شعله با دیواره های جانبی که 55 درصد جرم سوخت در حالت شمع خارج از مرکز و 35 درصد در حالت شمع در مرکز، در این مرحله می سوزد.