جریان های شنا یک سنگ بنای طراحی موتور احتراق مدرن است، به طور مستقیم بر بهره وری سوخت، خروجی برق و سطوح انتشار گازهای گلخانه ای تأثیر می گذارد.با انتقال چرخش به مخلوط سوخت هوا در داخل سیلندر، مهندسان می توانند به طور چشمگیری بهبود یابند که چگونه به طور کامل و به طور مداوم سوخت می سوزاند.این مقاله فیزیک، مزایا، استراتژی های طراحی و روند آینده جریان های جریان، ارائه یک درک جامع برای هر کسی که درگیر تحقیقات احتراق یا تحقیق احتراق هستند.

اصول جریان شنا

جریان های شنا به حرکت چرخش کنترل شده مایع کار اشاره می کند - به طور معمول ترکیبی از هوا و سوخت بخار - با اتاق احتراق موتور، این چرخش بالادستی تولید می شود، معمولا در پورت مصرف یا از طریق دستگاه های اختصاصی متخلخل-inbuilding، ساختار vortex باعث مخلوط بهتر سوخت و هوا می شود، باعث تثبیت سرعت شعله و سرعت احتراق است که توسط یک بخش عمده ای از احتراق که به یک بخش احتراق تبدیل می شود.

عدم تقارن پورت

پورت مصرف ابزار اصلی تولید انبوه طراحان است که بخش متقابل پورت، انحنا و زاویه را شکل می دهد تا شارژ ورودی را در یک مسیر پاشنه یا تانگوی همراه با سرعت پردازشی با پورت هگزال تنظیم کند، به عنوان مثال، جریان اطراف دریچه را بسته بندی می کند، ایجاد یک چرخش قوی.

مکانیسم های کنترل Swirl

برای انطباق قدرت در برابر شرایط مختلف عملیاتی، بسیاری از موتورهای شامل دستگاه های کنترل فعال یا غیرفعال هستند:

  • (FLT:0) دریچه های کنترل ترافیک (SCVs): این صفحات پروانه یا تروژل هستند که در یکی از پورت های مصرف یک سر سیلندر چند پورت بسته قرار می گیرند، هنگامی که بسته می شوند، جریان کامل را از طریق یک پورت واحد، افزایش شیب.
  • راهنمای گردش هوایی قابل تنظیم: برخی از سیستم های پیشرفته از ون های متحرک یا فلپ استفاده می کنند که می توانند شارژ مصرف را تغییر دهند تا اجزای سرعت تانگو را تغییر دهند.
  • دریچه قابل تغییر تغییر است: با تغییر در گیرنده یا زمان بر روی یک پورت، مهندسان می توانند لبه را بر اساس چرخه به چرخه بدون سخت افزار اضافی تنظیم کنند.

مزایای بهره وری احتراق

مزایای اولیه جریان های پراکنده به خوبی در هر دو تحقیق و تولید برنامه های کاربردی مستند شده است. بهینه سازی دقیق منجر به دستاوردهای قابل اندازه گیری در سراسر معیارهای عملکرد متعدد.

دانلود بازی Air-Fuel Mixing

مخلوط کردن ثور برای احتراق کامل ضروری است. جریان های شنا کردن باعث ایجاد آشفتگی شدید می شود که قطرات سوخت بزرگتر را تجزیه می کند و بخار را به طور مساوی در سراسر سیلندر توزیع می کند.در موتورهای بنزینی مایع مستقیم، که سوخت در اواخر در فشرده سازی حرکت فشرده سازی تزریق می شود، کوره قوی می تواند زمان لازم برای آماده سازی مخلوط را تا 30-50٪ کاهش دهد.

آتش نشانی و ثبات

یک جبهه شعله پایدار برای جلوگیری از ضربه و آتش سوزی حیاتی است.حرکت چرخشی امتداد می یابد و شعله را به هم متصل می کند، افزایش سطح آن و سرعت آتش سوزی. سرعت شعله توربولت در احتراق با پشتیبانی از کوره می تواند سه تا پنج برابر بیشتر از سرعت های لامیناتور باشد.این سریع تر فشار سیلندر به مرکز بالا مرده نزدیک می شود، استخراج بیشتر از سوخت، علاوه بر این، در نزدیکی سیلندر، به بهبود بیشتر سوخت، به سوخت، کمک می کند.

مکانیسم های کاهش

احتراق بهبود یافته به طور مستقیم باعث کاهش شکل گیری گرده افشانی می شود، با مخلوط یکنواخت تر و سوختگی کامل، مقدار هیدروکربن های بدون سوختن (HC) فرار از سیلندر به طور قابل توجهی پایین تر است. Swirling همچنین دمای اوج بالا و زمان اقامت طولانی تر در منطقه پس از سوخت را افزایش می دهد، که به اکسید کربن مونوکسید (CO) برای موتورهای دیزل کمک می کند، افزایش می یابد.[۱۰] تقویت کننده گاز به طور همزمان (NOF)

اندازه گیری Swirl: متریک ها و اندازه گیری

مهندسان از چندین عدد بدون بعد و تکنیک های تجربی برای مشخص کردن قدرت و کیفیت استفاده می کنند.

نسبت گرد (R رایج ترین متریک است، تعریف شده به عنوان سرعت زاویه ای عمده از شارژ تقسیم شده توسط سرعت شیب دار سرعت پورت سرعت شیب دار. A شیب دار 2 به معنی مخلوط دو بار برای هر موتور چرخش می کند.

تکنیک های پیشرفته تر شامل:

  • ] تصویر ذره ای velocimetry (PIV): ] اندازه گیری نوری مبتنی بر لیزر که بردارهای سرعت را در داخل یک هواپیما در داخل سیلندر ضبط می کند. PIV ساختار دقیق میدان جریان را نشان می دهد، از جمله محل هسته vortex و هر نوع انحراف.
  • سر Doppler velocimetry (LDV): یک تکنیک اندازه گیری نقطه ای که می تواند سرعت فوری ذرات بذر را در وضوح زمانی بالا ردیابی کند. LDV کمک می کند تا مدل های CFD و تغییرات چرخه مطالعه را تأیید کند.

شبیه سازی های CFD، به ویژه با شبیه سازی های بزرگ (LES) یا Reynolds-d Navier- ⁇ (RANS)، به مهندسان اجازه می دهد پیش بینی کنند که چگونه هندسه های پورت مختلف و شرایط عملیاتی بدون ساخت نمونه های متعدد، در حال حاضر استاندارد در چرخه توسعه هر موتور با کارایی بالا است.

طراحی تجارت - اخراج و بهینه سازی

در حالی که اسلیرول قوی مزایای زیادی را ارائه می دهد، اما بیش از حد، مجازات هایی را معرفی می کند که باید به دقت متعادل شوند.

High spirl انتقال گرما به دیواره های سیلندر را افزایش می دهد، زیرا شارژ چرخش باعث خنک شدن مخلوط می شود، این می تواند کارایی حرارتی را کاهش دهد و بار سیستم خنک کننده را افزایش دهد. علاوه بر این، حرکت بیش از حد تانگو باعث کاهش بهره وری حجم می شود - جرم هوا که می تواند به سیلندر در هر چرخه کشیده شود - زیرا جریان باید بر ضررهای اصطکاک بیشتر غلبه کند و اثرات بی سابقه در مصرف در نسبت پورت بالا یا اغلب منجر به سرعت کاهش می شود.

یک معامله دیگر شامل خشن بودن احتراق است.یک توده بسیار قوی می تواند باعث شعله برای انتشار خیلی سریع، تولید نرخ های افزایش فشار بالا که باعث افزایش سر و صدا و استرس مکانیکی می شود.

Optimal spirl یک ارزش واحد نیست، بلکه نقشه ای است که با سرعت موتور و بار متغیر است.در بارهای کم، نسبت بالاتر اسلیرل باعث ایجاد مخلوط و ثبات احتراق می شود.در بارهای بالا، نسبت شیب پایین تر اجازه می دهد تا هوا بیشتر در داخل و کاهش از دست دادن پمپاژ.این به همین دلیل سیستم های متغیر است - استفاده از SCV یا پورت های قابل تنظیم - به طور فزاینده ای در موتورهای تولید مدرن رایج هستند.

تکنولوژی های پیشرفته و مسیرهای آینده

تلاش برای بهره وری حرارتی همیشه بالا، مهندسان را به ترکیب شیب با دیگر ساختارهای جریان و استراتژی های احتراق سوق می دهد.

ادغام Tumble and Swirl

در موتورهای بنزین، یک ساختار جریان مرتبط به نام (FLT:0) فرو ریخت اغلب در کنار اسلیرل استفاده می شود، Tumble یک چرخش عمودی بزرگ است که باعث آشفتگی در نزدیکی مرکز مرده بالا می شود، برخی از سر های سیلندر برای تولید هر دو جزء افقی و یک جزء شیب عمودی، ایجاد یک چرخش به اصطلاح "سر" فرو ریختن" جریان سریع و ترکیب با سرعت پایین از سرعت مخلوط کردن.

کنترل احتراق فعال

تحقیقات در کنترل حلقه بسته از استفاده از سنسورهای فشار سیلندر یا سیگنال های فعلی یون انجام می شود.با شناسایی شروع ضربه یا آتش سوزی، سیستم مدیریت موتور می تواند دریچه های کنترل گاز را در یک چرخه واحد تنظیم کند.این وعده های سازگاری زمان واقعی برای حفظ احتراق بهینه در همه شرایط، بهبود اقتصاد سوخت واقعی توسط 5٪ به 5٪.

Swirl در حالت های جایگزین Combustion

مفاهیم احتراق کم دما مانند احتراق شارژ همگن (HCCI) و تخلیه مجدد فشرده سازی کنترل شده (RCCI) به شدت بر آماده سازی مخلوط تکیه می کنند.کنترل شده می تواند به مخلوط اولیه مخلوط مورد نیاز برای این حالت ها کمک کند، اما نسبت شیب باید دقیقاً زمان و تنظیم شده باشد تا از خودکار سازی زودرس یا نرخ های فعال بیش از حد جلوگیری شود.

آینده مواد و ساخت

تولید افزودنی (3D چاپ) اجازه می دهد تا ایجاد هندسه های پورت مصرف که قبلا غیر ممکن بود به انجام. {\displaystyle {\displaystyle }، پورت های ارگانیک شکل می تواند الگوهای مطلوب متخلخل را تولید کند در حالی که به حداقل رساندن جدایی جریان همراه با پوشش سرامیک برای مدیریت حرارتی، این پورت های پیشرفته می توانند بهره وری حرارتی را بیش از 50٪ در موتورهای دیزلی سنگین فشار دهند.

نتیجه گیری

جریان های شنا یک ابزار اساسی برای دستیابی به کارایی احتراق بالا و انتشار گازهای گلخانه ای پایین در موتورهای احتراق داخلی باقی مانده است.از فیزیک پایه حرکت چرخشی به آخرین نوآوری های تولید فعال و افزودنی، توانایی خیاط میدان جریان در داخل سیلندر به طور مستقیم به دستاوردهای قابل اندازه گیری عملکرد تبدیل می شود. [F:02 [F] [LT1 و انتشار گازهای گلخانه ای ادامه خواهد داد تا مهندسان برق ضروری را در استراتژی های بهینه سازی تقویت کنند.