v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
2.3.2. Nhập dữ liệu cho mô hình
Dữ liệu nhập vào mô hình bao gồm các dữ liệu điều khiển chung, dữ liệu điều kiện biên, các dữ liệu về kết cấu BXT và các phản ứng diễn ra trong BXT. Các dữ liệu như lưu lượng khí thải, nồng độ của các thành phần khí thải đầu vào, nhiệt độ của BXT, áp suất trước và sau BXT. Ngoài các dữ liệu thuộc thông số kỹ thuật, các dữ liệu khác được tham khảo từ thực nghiệm thực hiện trên BXTEMT. Các dữ liệu nhập vào cần phải nằm trong giới hạn giá trị quy định và giới hạn tính toán của phần mềm. Phần mềm sẽ báo lỗi khi dữ liệu nhập vào vượt quá giá trị giới hạn và tính toán. Quá trình nhập dữ liệu cho mô hình được thực hiện trình tự theo các nội dung sau.
2.3.2.1. Nhập dữ liệu điều khiển chung
Hình 2.7. Màn hình nhập dữ điều khiển liệu chung
Dữ liệu chung là dữ liệu chi phối toàn bộ quá trình mô phỏng của mô hình. Dữ liệu chung cần phải nhập đầu tiên trước khi nhập dữ liệu cho các phần tử cụ thể của mô hình. Màn hình nhập dữ liêu điều khiển chung được thể hiện trên Hình 2.7.
Các dữ liệu này được nhập thông qua các của sổ giao diện. Trong suốt quá trình tính toán các dữ liệu chung này sẽ là thông số điều khiển bên ngoài, điều khiển các quá trình chạy, truy xuất dữ liệu, tính toán cơ bản…
Căn cứ vào nội dung bài toán mô phỏng, thông số kỹ thuật của BXTEMT và tham khảo thực nghiệm, các thông số chung của mô hình được khai báo như trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2. Dữ liệu điều khiển chung
STT Thông số
1 Thời điểm bắt đầu
2 Thời điểm kết thúc
3 Bước thời gian
4 Thành phần khí thải
đầu vào BXT
2.3.2.2. Nhập dữ liệu điều kiện biên
Điều kiện biên ATB 1 thể hiện trạng thái đầu vào của BXT như nhiệt độ, hệ số dư lượng không khí, lưu lượng và thành phần của khí thải khi đi vào BXT. Các thông số này được xác định và tính toán từ thực nghiệm.
Việc khai báo các thông số điều kiện biên ATB 1 được thực hiện cụ thể như trên Hình 2.8. Điều kiện biên ATB 2 bao gồm áp suất khí thải sau BXT được chọn bằng hằng số 1,05 bar (thông qua đo đạc trên xe thử nghiệm tại các đặc tính khảo sát) tổng hợp các thông số điều kiện biên ATB 1 và ATB 2 được tổng hợp trên Bảng 2.3.
Hình 2.8. Nhập dữ liệu điền kiện biên. Bảng 2.3. Dữ liệu điều kiện biên
STT
1
2.3.2.3. Nhập dữ liệu phần tử BXT
Hình 2.9. Màn hình nhập dữ liệu phần tử BXT
Căn cứ vào các thông số kỹ thuật của BXTEMT và các tính toán dựa trên cơ sở lý thuyết, các dữ liệu về phần tử BXTEMT (Bảng 2.4) được đưa vào mô hình (Hình 2.9).
Bảng 2.4. Dữ liệu về phần tử BXTEMT
STT Thông số
1 Thể tích BXT
2 Chiều dài khối BXT
3 Mật độ lỗ (cell)
4 Tổng thể tích phần rỗng của các lỗ (cell)
5 Độ dày thành khối xúc tác
6 Độ dày lớp washcoat
7 Khối lượng riêng BXT
8 Độ dẫn nhiệt
9 Nhiệt dung riêng
10 Hệ số truyền nhiệt bên ngoài
11 Độ dày lớp vỏ
12 Độ dày lớp cách nhiệt
13 Độ dẫn nhiệt của lớp vỏ
14 Độ dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt
15 Nhiệt độ môi trường
16 Kim loại quý sử dụng
17 Khối lượng kim loại quý Pt, Rh sử dụng
18 Tỷ lệ khối lượng Pt/Rh
2.3.2.4. Thiết lập cơ chế phản ứng
Cơ chế phản ứng và các thông số liên quan đến các phản ứng hóa học diễn ra trong BXT là yếu tố quyết định đến việc mô hình mô phỏng có phản ánh đúng xu hướng
diễn ra trong mô hình thực hay không. Tính chính xác của các kết quả mô phỏng sẽ phụ thuộc vào việc khai báo đúng cơ chế và các thông số của cơ chế phản ứng.
AVL Boost cung cấp các cơ chế phản ứng mặc định. Tuy nhiên do yêu cầu cụ thể của bài toán là sử dụng các kim loại quý Pt, Rh và các vật liệu xúc tác mới khác trong các phản ứng của bộ xử lý xúc tác, cơ chế phản ứng mặc định này không đáp ứng đầy đủ dữ liệu về phản ứng. Do đó cần thực hiện việc thiết lập một cơ chế phản ứng mới trên công cụ thiết lập cơ chế phản ứng do người dùng tự định nghĩa.
Để tự định nghĩa các cơ chế phản ứng diễn ra trong BXT. Người dùng sử dụng giao diện lập trình AUCI (AVL User Coding Interface) để thiết lập mới một cơ chế phản ứng. Trong đó người dùng tự định nghĩa các phản ứng xảy ra, phương trình phản ứng, tốc độ phản ứng và các tham số liên quan đến tốc độ phản ứng, các tham số liên quan đến nhiệt phản ứng... Ngoài ra công cụ AUCI cũng cho phép người dùng bổ sung các vật liệu xúc tác khác và các đặc tính của chúng trong cơ chế phản ứng.
Việc thiết lập cơ chế các phản ứng bao gồm:
- Lựa chọn các phản ứng diễn ra trong BXT dựa trên dữ liệu sẵn có của phần mềm và bổ sung các phản ứng liên quan đến kim loại quý hoặc vật liệu mới thêm vào.
- Nhập tên phản ứng, phương trình phản ứng, hệ số phản ứng. - Nhập các thông số nhiệt của phản ứng.
- Nhập phương trình tính tốc độ phản ứng: thông số K, E. Trong đó K
(kmol/m2.s) là tham số tốc độ; E (kJ/mol) là năng lượng hoạt hóa của phản ứng.
2.3.2.5. Nhập dữ liệu cho cơ chế phản ứng
Bảng 2.5. Dữ liệu nhập vào cơ chế phản ứng [68, 69]
STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dựa vào các tính toán trên cơ sở lý thuyết, dữ liệu tham khảo phần mềm, dữ liệu từ các nghiên cứu đã được công bố [68, 69], các thông số, dữ liệu nhập vào cơ chế phản ứng thể hiện trong Bảng 2.5.
2.3.2.6. Chạy thử nghiệm mô hình
Trên cơ sở hoàn thiện việc xây dựng mô hình và nhập dữ liệu, mô hình không xảy ra các lỗi liên quan đến dữ liệu và logic, bước tiếp theo tiến hành chạy thử nghiệm mô hình. Việc chạy thử nghiệm này nhằm mục đích có được kết quả sơ bộ là hiệu suất xử lý các thành phần khí thải CO, HC, NOx của mô hình đã xây dựng, làm cơ sở cho việc hiệu chuẩn tính chính xác của mô hình và tiến hành mô phỏng cũng như đưa ra các nghiên cứu đánh giá cụ thể theo yêu cầu của bài toán ở các mục tiếp theo.