Embedded Files
Slika 2. Usporedba rezultata 0D numeričke simulacije i izmjerenih radnih parametara na ispitnom stolu za četverotaktni dizelski motor
0D (nulto-dimenzijske) simulacije
0D (nulto-dimenzijske) simulacije
0D (nulto-dimenzijski) simulacijski modeli pretpostavljaju uvijek homogenu smjesu plinova u svakom cilindru motora s unutarnjim izgaranjem. Ovakve simulacije su iznimno brze, omogućuju vjerno praćenje karakteristika cjelokupnog motora s unutarnjim izgaranjem, ali se njima ne mogu pratiti detalji procesa u svakom cilindru motora. Na Slici 1 prikazan je prostor izgaranja unutar jednog cilindra motora s unutarnjim izgaranjem koji služi kao osnova za postavljenje jednadžbi u ovom simulacijskom modelu. Slika 2 prikazuje usporedbu rezultata 0D numeričke simulacije i izmjerenih radnih parametara na ispitnom stolu za četverotaktni dizelski motor.
Slika 1. Prostor izgaranja jednog cilindra s granicama sustava – 0D numerički model
QD (kvazi-dimenzijske) simulacije
QD (kvazi-dimenzijske) simulacije
Kvazi-dimenzijske (QD – Quasi-Dimensional) numeričke simulacije dijele svaki mlaz goriva na zasebne kontrolne volumene, Slika 3. Svaki kontrolni volumen svakog mlaza goriva promatra se zasebno, za svakog se računaju bilance mase, energije i kemijske reakcije, uz pretpostavku da između kontrolnih volumena mlaza goriva nema nikakve interakcije. Jedina interakcija ostvaruje se između kontrolnih volumena mlaza goriva i zone bez izgaranja (ZWC – Zone Without Combustion) ustrujavanjem zraka u kontrolne volumene mlaza goriva kako bi se omogućilo isparavanje goriva, priprema gorive smjese i izgaranje.
Ovakve simulacije računalno su zahtjevnije u odnosu na 0D simulacije, vrijeme izvođenja simulacije je osjetno duže, ali se QD simulacijama omogućuje detaljna analiza procesa unutar cilindra motora s unutarnjim izgaranjem. Na Slici 4 vidljiv je konačan rezultat QD simulacije direktnom usporedbom promjene tlaka u cilindru motora s izmjerenom promjenom tlaka u laboratoriju.
Slika 3. Podjela svakog mlaza goriva u kontrolne volumene kod QD numeričke simulacije
Slika 4. Usporedba promjene tlaka u cilindru motora s unutarnjim izgaranjem dobivenog eksperimentalno i pomoću QD numeričke simulacije
Slika 5. Temperaturna područja unutar cilindra za različite pozicije ubrizgavanja vode, kut koljena koljenastog vratila 15°. (a) ista lokacija ubrizgavača goriva i vode; (b) ubrizgavač vode iznad ubrizgavača goriva; (c) ubrizgavač vode ispod ubrizgavača goriva; (d) ubrizgavač vode iznad i ispod ubrizgavača goriva
Slika 6. Lokalna koncentracija dušikovog monoksida (NO) unutar cilindra za različite pozicije ubrizgavanja vode, kut koljena koljenastog vratila 15°. (a) ista lokacija ubrizgavača goriva i vode; (b) ubrizgavač vode iznad ubrizgavača goriva; (c) ubrizgavač vode ispod ubrizgavača goriva; (d) ubrizgavač vode iznad i ispod ubrizgavača goriva
Slika 7. Maseni udjeli dušikovog monoksida (NO) pri različitim postotcima recirkulacije ispušnih plinova (EGR)
CFD simulacije
CFD simulacije
CFD (Computational Fluid Dynamics) simulacije omogućuju detaljno praćenje procesa unutar cijelog cilindra motora s unutarnjim izgaranjem i vrlo preciznu simulaciju u odnosu na stvarne procese. U ovakvim simulacijama, cijeli prostor unutar cilindra motora s unutarnjim izgaranjem umrežen je pomoću volumena, a za svaki volumen računaju se bilance mase, energije, kao i kemijske reakcije. Riječ je o računalno vrlo zahtjevnim simulacijama za čije izvršenje je potreban značajan vremenski period, puno duži u odnosu na 0D i QD simulacije.
Na Slici 5 prikazana su temperaturna područja unutar cilindra brodskog dvotaktnog dizelskog motora pri analizi različitih tipova ubrizgavanja vode u cilindar. Ovim procesom smanjuje se maksimalna temperatura procesa i posljedično se smanjuje emisija dušikovih oksida (NOx). Na Slici 6 prikazane su lokalne koncentracije dušikovog monoksida (NO) u cilindru brodskog dvotaktnog dizelskog motora pri analizi različitih tipova ubrizgavanja vode.
Slika 7 prikazuje CFD simulaciju promjene masenih udjela dušikovog monoksida (NO) u cilindru dizelskog motora pri različitim postotcima recirkulacije ispušnih plinova (EGR). Sa Slike 7 je razvidno kako veći postotak recirkuliranih ispušnih plinova smanjuje koncentracije i masene udjele dušikovog monoksida u cilindru motora.
Numeričke simulacije primjenom AI metoda
Numeričke simulacije primjenom AI metoda
Primjena metoda umjetne inteligencije (AI – Artificial Intelligence) omogućuje analizu procesa motora s unutarnjim izgaranjem i predviđanje radnih parametara motora. Na Slici 8 prikazana je promjena specifične potrošnje goriva, a na Slici 9 promjena maksimalnog tlaka u cilindru brodskog dvotaktnog dizelskog motora pri varijaciji početka ubrizgavanja goriva (SOI) i pri istovremenoj varijaciji trenutka otvaranja ispošnog ventila (EVO). Slika 8 i Slika 9 dobivene su kao rezultat numeričkih simulacija brodskog dvotaktnog dizelskog motora primjenom MLP (Multi-Layer Perceptron) neuronske mreže.
Slika 8. Specifična potrošnja goriva be (g/kWh) pri punom opterećenju brodskog dvotaktnog dizelskog motora kod promjene početka ubrizgavanja goriva (SOI) i kod promjene trenutka otvaranja ispušnog ventila (EVO)
Slika 9. Maksimalni tlak u cilindru pmax (MPa) pri punom opterećenju brodskog dvotaktnog dizelskog motora kod promjene početka ubrizgavanja goriva (SOI) i kod promjene trenutka otvaranja ispušnog ventila (EVO)
Page updated
Google Sites
Report abuse