VII. Bố cục luận án
2.6. Mô hình xác định vận tốc squis hở bên trong xylanh động cơ (Squish velocity)
Trong những năm gần đây, người ta đã quan tâm đến việc tăng tốc độ cháy bằng cách tăng đồng thời độ xoáy và cường độ nhiễu động. Hai cách nổi bật nhất để tăng cường độ xoáy là thay đổi hình dạng của hệ thống nạp để tăng độ xoáy của dòng khí nạp và thay đổi kết cấu buồng đốt để tăng cường độ xoáy bên trong xylanh động cơ. Một số công trình nghiên cứu được thực hiện để xác định ảnh hưởng của thông số hình học buồng đốt đến thời gian cháy, truyền nhiệt và tiêu thụ nhiên liệu. Những kết quả này chỉ ra rằng các mức cường độ xoáy và nhiễu loạn có thể thay đổi để tạo ra mức tiêu thụ nhiên liệu tối thiểu cho các điều kiện được thử nghiệm. Squish là chuyển động của dòng khí trong xy lanh hướng tâm được tạo ra bởi chuyển động của piston khi lên đến gần điểm chết trên của quá trình nén. Đặc tính của cường độ xoáy và hỗn loạn của hỗn hợp khí trong xylanh khi bị ảnh hưởng bởi chuyển động squish. Mô hình xác định vận tốc Squish dùng để nghiên cứu ảnh hưởng thông số hình học đỉnh piston trong xylanh đến thời gian cháy, truyền nhiệt và tiêu thụ nhiên liệu.
Hình 2.3. Hình dạng đỉnh piston và vùng xuất hiện squish
Vận tốc squish có thể được tính từ sự dịch chuyển tức thời của dòng khí qua các cạnh trong của vùng squish, vùng xuất hiện squish chính là khu gạch chéo trên hình
2.3. Động cơ diesel gốc có nắp máy và đỉnh piston phẳng, bỏ qua ảnh hưởng của động lực học chất khí (áp suất không đồng đều), ma sát, sự rò rỉ qua các xéc măng và sự truyền nhiệt, công thức tính vận tốc squish như sau:
v
S
Trong đó:
vb: Thể tích phần lõm trên đỉnh piston.
Ac: Tiết diện mặt cắt ngang của xylanh.
Sp: Vận tốc tức thời của piston.
z: Khoảng cách giữa đỉnh piston và nắp máy. B: Đường kính xy lanh
(2.48)
Db: Đường kính lõm.
Hb: Độ sâu vết lõm.
2.7. Kết luận chương 2
Xây dựng “Cơ sở lý thuyết quá trình cháy ở động cơ đốt cháy cưỡng bức sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên” rất quan trọng. Mục tiêu của việc xây dựng này là để làm rõ các quá trình trong nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm. Các kết luận của Chương được tóm tắt như sau:
Cơ sở lý thuyết của mô hình cháy cưỡng bức được dựa vào định luật bảo toàn khối lượng, định luật thứ nhất của nhiệt động học và phương trình trạng thái khí lý tưởng. Để mô hình cháy cưỡng bức sát với thực tế, các mô hình con đã được xây dựng chủ yếu là giải quyết bài toán về năng lượng (K-k) mà không xem xét đến ảnh hưởng trong không gian.
Để nghiên cứu ảnh hưởng của thông số kết cấu và vận hành đến mô men, công suất và thời gian cháy, các mô hình kết hợp với nhau gồm: tốc độ nhiệt được giải phóng (Heat Release Rate), hệ số khối lượng nhiên liệu đã cháy (Mass Fraction Burned), bugi, mô hình cháy sát vách và mô hình truyền nhiệt.
Đặc tính của mô hình cháy Fractal trùng hợp với động cơ cháy cưỡng bức, cấp khí thiên nhiên trên đường nạp. Sử dụng mô hình cháy này cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đỉnh piston đến thời gian cháy và khí thải.
Sử dụng mô hình vận tốc squish ở bên trong xylanh động cơ (Squish velocity), là để làm rõ hơn sự ảnh hưởng của kết cấu đỉnh piston đến động năng chuyển động rối (TKE) của dòng khí.
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ THIÊN NHIÊN