luigi allocca
-
سوختن سوخت های سنگواره ای در موتورهای احتراق داخلی که منجر به حجم عظیمی از گازهای گلخانه ای (GHG) و افزایش شدید دمای جهانی می شود، دلایل سختگیرانه تر شدن قوانین آلایندگی برای حفاظت از سلامت هستند که تحقیقات بیشتر در مورد سوخت های جایگزین را تشویق می کنند. در این راستا، هیدروژن به دلیل ماهیت کربن صفر آن، به عنوان یکی از سوخت های بالقوه پاک در نظر گرفته شده است. توسعه فعلی موتورهای احتراق داخلی مبتنی بر هیدروژن بر راهبرد تزریق مستقیم (DI) متمرکز است زیرا باعث می شود بازده موتور بهتری نسبت به تزریق سوخت در راهگاه داشته باشد. رفتار فواره سوخت یک جنبه اساسی از نسبت اختلاط هوا به سوخت درون استوانه است که بر فرآیند احتراق، عملکرد موتور و انتشار آلاینده ها تاثیر می گذارد. در مطالعه حاضر، بررسی های جامعی در مورد رفتار فواره هیدروژن تولید شده توسط یک افشانه گاز هیدروژن فشرده شده (CHG) تحت شرایط مختلف عملیاتی، انجام شد. یک سامانه اندازه گیری مناسب برای سوخت های گازی برای اندازه گیری نرخ جریان استفاده شد. ریخت شناسی فواره سوخت در یک مخزن با حجم ثابت پر از ازت به عنوان تابعی از فشار تزریق (تا 4.0 مگاپاسکال) و فشار برگشتی متفاوت در ظرف، از طریق اندازه گیری نفوذ فواره، کل مساحت و زوایای مخروط که وابستگی شدید به متغیرهای تنظیم شده را نشان می دهد مطالعه شد. روش تصویربرداری شلیرن حل شده با چرخه توسط دوربینی با سرعت تند برای پیگیری گسترش فواره استفاده شد، در حالی که تصاویر توسط یک روش ساخت خانگی پردازش شدند، اجازه شناسایی خطوط فواره هیدروژن در گاز ازت و در نتیجه اندازه گیری متغیرهای اصلی مشخص کننده ساختار فواره فراهم شد.
کلید واژگان: تزریق هیدروژن, تزریق مستقیم, سوخت گازیThe combustion of fossil-based fuels in ICEs, resulting in a huge amount of greenhouse gases (GHG) and leading to an immense global temperature rise, are the root causes of the more stringent emission legislations to safeguard health and that encourage further investigations on alternative carbon-neutral fuels. In this respect, the hydrogen has been considered as one of the potential clean fuels because of its zero-carbon nature. The current development of hydrogen-based ICEs focuses on the direct injection (DI) strategy as it allows better engine efficiency than the port fuel injection one. The behavior of the fuel jet is a fundamental aspect of the in-cylinder air-fuel mixing ratio, affecting the combustion process, the engine performances, and the pollutants emissions.In the present study, comprehensive investigations on the hydrogen jet behavior, generated by a Compressed Hydrogen Gas (CHG) injector under different operative conditions, were performed. A measuring system, suitable for the gaseous fuels, was used for measuring the flow rate. The fuel jet morphology was studied in a constant volume vessel filled with nitrogen as function of the injection pressure (up to 4.0 MPa) and different backpressure in the vessel, through the measurements of the jet penetrations, total areas, and cone angles showing a strong dependence from the set parameters. The cycle-resolved schlieren imaging technique by a high-speed camera was used to follow the jet spreads while the images were processed by a home-made procedure allowed to identify the contours of the hydrogen jet in the nitrogen gas and hence to measure the main parameters characterizing the jet structure.
Keywords: Hydrogen Injection, Direct Injection, Gaseous Fuel -
به دلیل تراکم پذیری بالای گاز و نسبت های فشار بزرگ، تزریق مستقیم گاز موجب ایجاد فواره گازی تحت انبساط می شود. درک صحیح فیزیک این پدیده برای توسعه سامانه های تزریق مستقیم که در موتورهای احتراقی برای تزریق مستقیم متان یا هیدروژن استفاده می شوند، ضروری است. در این مقاله مشخصه یابی کوپل تجربی عددی فواره یک افشانه چند سوراخ انجام گرفت. مشخصه یابی تجربی فواره به کمک روش شیلرین انجام گرفت و محاسبات عددی به کمک نتایج تجربی به دست آمده صحه گذاری شد. حلگر بر پایه چگالی که قابلیت مدلسازی فواره های گازی با تراکم پذیری زیاد را دارد و در محیط نرم افزار Open foam توسعه داده شده است برای بررسی اثرات شرایط ترمودینامیکی روی توسعه فواره مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از شدت نور زیاد می توان مشخصه هایی از فواره که روی فرآیند تزریق سوخت و کیفیت مخلوط سوخت و هوا موثر هستند را بهتر مشاهده و ارزیابی نمود.
کلید واژگان: تزریق, متان, نوری, نازل, مخلوطThe direct injection of gaseous fuels involves the presence of under-expanded jets due to the high pressure-ratios and the strong gas compressibility. Understanding the physical development of such processes is essential for developing Direct Injection (DI) devices suitable for application in internal combustion engines fueled by methane or hydrogen. In this work a coupled experimental-numerical characterization of a spray, issued by a multi-hole injector, was performed. The experimental characterization of the jet evolution was recorded by means of schlieren imaging technique and then a numerical simulation procedure was assessed using the measurements for validating. A density-based solver, capable of simulating highly compressible jets and developed within OpenFOAM environment, was used to study the effects of thermodynamic conditions on the development of the injection process. The obtained results shed more light on the characteristics of the gaseous spray demonstrating how these features really affects the development of the injection process and the quality of the air/fuel mixture.
Keywords: Methane injection, Optical diagnostic, Injection CFD, Nozzle geometry effects, Air, fuel mixture -
اهمیت تهیه مخلوط مناسب در موتور احتراق داخلی بر هیچکس پوشیده نیست و ارزش تهیه مخلوط در کارکرد درست چرخه ترمودینامیکی برای همه محققین مشخص است. مدت کوتاه میان پاشش سوخت و شروع احتراق برای تهیه بهترین مخلوط و آزاد شدن بهینه انرژی و تولید آلاینده، بسیار مهم است. قوانین سخت گیرانه مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای سبب شده است که محققین موتور به سمت استفاده از سامانه های فشار قوی و تزریق مستقیم برای ایجاد بهترین مخلوط سوخت حرکت کنند. شایان ذکر است که کوچک سازی موتور منجر به افزایش تاثیر سوخت بر روی هیدروکربن نسوخته و ذرات دوده در خروجی موتور می شود. دانش جامعی از سوخت تزریق شده ، پخش شدن آن در محفظه با شکست های اولیه و ثانویه، تبخیر، اختلاط با هوا و احتراق دیدگاه های کاملی به محققین داده و در طراحی معماری جدید موتورها کمک شایانی خواهد نمود. روش های نوری در توصیف این فرایندها بسیار قدرتمند بوده و در عین حال تداخلی در فرایندهای موتور ندارند. روش های تصویربرداری و طیف سنجی به ما اجازه می دهد تا تحولات فیزیکی و شیمیایی سوخت در هنگام تهیه مخلوط را بررسی کرده و تولید گونه های اولیه و فرعی را دنبال کنیم. در عین حال مکان های بالقوه تولید آلاینده در روش های نوری به خوبی شناسایی می شود. شایان ذکر است که با توسعه این روش در تهیه مخلوط، مجموعه ای از داده ها برای شروع و نگاشت کدهای عددی آماده می شود. در پژوهش حاضر، روش های نوری برای به تصویر کشیدن انتشار سوخت در یک محفظه حجم ثابت با شرایط شبیه به موتور، به منظور شبیه سازی تزریق مستقیم سوخت در موتور ارایه شده است.
کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, احتراق, عیب یابی با روش نوری, تزریق مستقیم بنزین, سوخت مایع, بخارNobody escapes the importance of the air/fuel mixture preparation in internal combustion engines, whatever is the thermodynamic cycle they work on and the adopted fuel. The short time between the fueling and the start of the combustion is crucial for the best mixture formation and its burning for energy optimization and the pollutant production. The always stringent vehicle emissions rules led engine research toward the use of high-pressures and direct-injection systems for allowing a best atomization/vaporization of the fuel while, as drawback, the downsizing of the combustion system results in increasing of fuel impact on the combustion chamber and cylinder line with HC and particulate matter increase at the exhaust. A complete description of the injected fuel, its spread in the chamber with primary and secondary breakups, the vaporization, the mixture with the air and the combustion are of basic importance to govern the process and help new design architectures. Optical characterization has shown it’s powerful in describing these processes without interfering with their evolution both in stationary and reciprocating devices. Imaging and spectroscopic techniques allow us to follow the physic-chemical transformations of the initial bulk of fuel in the mixture, production of primary and secondary species and individuate the potential sites of pollutant production. Furthermore, the results constitute a data set for initializing and calibrating numerical codes for provisional, results and behavior of diverse injecting systems and at different ambient conditions, and last but not the least inside the engine. In this paper, a tracking shot of optical techniques adopted to depict the fuel spread in a quiescent optical accessible vessel at engine-like conditions is reported for practices of fuel direct injection in engines.
Keywords: IC Engine, Combustion, Optical diagnosis, gasoline direct injection liquid, vapor fuel -
In the present study the fuel spray of a gasoline direct injected engine with multi-hole injector is simulated. Simulation inputs data, injection flow rate and spray cone angle are obtained from previous experimental studies. Log-normal distribution with different standard deviation is used for initial droplet size as the primary break-up model in order to reach the agreement between experimental and calculated spray tip penetration. As the first step, only one plume of spray injected into a quiescent air environment is simulated and validated by varying break-up model and standard deviation. Then, with coefficient obtained from the single jet simulation all six spray jets are simulated based on the injector nozzles geometry. The comparison between single-jet simulation and multi-jet simulation shows that validated model coefficients for the single-jet spray cannot be used for multi-jet spray simulation without significant modifications due to adjacent jet interaction and pressure drag. A set of new coefficients for the multi-jet spray is presented.Keywords: Gasoline direct injection (GDI) engine, Single, hole, multi, hole spray, Spray tip penetration, Largeeddy simulation
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.