v. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
2.2.1 Mô hình đa vùng mô phỏng diễn biến nhiệt động trong xylanh
2.2.1.1 Giới thiệu
Các mô hình mô tả các dòng chảy trong động cơ ngày càng phức tạp, có thể là mô hình dòng chảy gần như ổn định, mô hình nạp đầy và thải sạch và mô hình động lực học sóng [53]. Việc lựa chọn một mô hình thích hợp để phân tích chu trình nhiệt động học của động cơ phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu. Trong số các mô hình kể trên, mô hình nạp đầy và thải sạch dựa trên việc giải các phương trình bảo toàn khối lượng và năng lượng của một thể tích nhiệt động cho phép xác định được các thông số nhiệt động và năng lượng của môi chất ở mỗi thời điểm một cách dễ dàng.
Mục tiêu của mô phỏng động cơ trong đề tài này là phân tích diễn biến thay đổi nhiệt năng, khối lượng và thành phần của chất khí thải trong quá trình khởi động lạnh. Do đó, cấu trúc chủ yếu của mô hình dựa trên sự bảo toàn năng lượng hơn là dựa trên phân tích đầy đủ về chuyển động của môi chất [54]. Trong trường hợp này, “nạp đầy và thải sạch” được chọn làm cơ sở cho mô phỏng. Mô hình này coi xylanh là "thể tích tính toán" hữu hạn với các vùng khí đã cháy và vùng hỗn hợp chưa cháy. Tác động của sóng và hiệu ứng động của dòng khí trong đường ống nạp thải không cần xét đến.
Mô hình được phát triển dựa trên mô hình hai vùng của Ferguson [52] và được mở rộng để tính chi tiết các vùng khí đã cháy. Trong mô hình này, bên cạnh vùng hỗn hợp chưa cháy trong quá trình cháy, vùng thể tích khí đã cháy được chia thành một số vùng theo khối lượng (hoặc mol) tùy theo đặc điểm của quá trình cháy. Có sự khác nhau về nhiệt độ giữa các vùng riêng biệt nhưng áp suất được giả định là
28
đồng nhất trong buồng cháy tại bất kỳ thời điểm nào. Tổn thất do truyền nhiệt và lọt khí được giả định là giống nhau đối với mỗi vùng.