2-8- جمع‌بندی
در این بخش سعی شد تا پس از بیان تاریخچه‌ی کوتاهی از موتورهای احتراق، به مقایسه‌ی موتورهای احتراق اشتعال جرقه‌ای و اشتعال تراکمی پرداخته و دلیل نام‌گذاری موتورهای دیزلی بیان گردید. سپس مزایای موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای اشتعال جرقه‌ای بیان شد. بنابراین اهمیت گسترش و توسعه‌ی این نوع موتورها کاملاً واضح و مبرهن می‌باشد. پس از آن چند دسته بندی کلی از موتورهای دیزل بیان شده و در آخر به مطالعات صورت گرفته توسط محققان این حوزه اشاره گردید.
با توجه به مطالعات انجام شده که در بخش قبلی نیز اشاره‌ی مختصری شد، لزوم تحقیقی جامع و شامل، که دربرگیرنده‌ی مطالعه‌ی تأثیرات پارامترهای مختلف شرایط اولیه بر روی مشخصات عملکردی و آلایندگی و همچنین کانتورهای مرتبط به صورت گسترده و در دامنه‌ی وسیع و نیز همگی در یک‌جا، بسیار به چشم می‌خورد.
در فصل بعد پس از بررسی انواع مش و نحوه‌ی مش‌زنی، به معرفی انواع روش‌های مطالعه‌ی موتور توسط نرم‌افزار AVL-Fire اشاره شده و سپس روش و مدل‌های مورد استفاده در این پایان‌نامه معرفی می‌گردند.
فصل سوم
مواد و روش‌ها: مدل‌سازی و روش‌های حل مسئله
3-1- مقدمه
برای حل و تحلیل نتایج مسئله‌ی مطرح شده به عنوان موضوع این پایان‌نامه، از نرم افزار AVL-Fire استفاده شده است. این نرم افزار توانایی حل عددی طیف وسیعی از مسائل رایج را در ارتباط با موتورهای احتراق داخلی دارد. نرم افزار AVL-Fire برای مقاصد خاص ابزارهایی را ارائه می‌کند که در اصطلاح مدول نامیده می‌شوند. این مدول‌ها قابلیت انجام محاسبات را در فیلدهایی خاص دارند که نتایج محاسبات آن‌ها در کنار نتایج حاصل از حل معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی مجموعه‌ی بزرگی از خروجی را تولید می‌کنند. در پروژه‌ی حاضر از مدول‌های Combustion، Species Transport، Spray و Emission استفاده شده است که توانایی شبیه‌سازی جریان‌های چندفازی (به منظور بررسی کاویتاسیون)، محاسبات ترکیب گازها و شبیه‌سازی اسپری سوخت را دارند. از مدول دوم به منظور اعمال اثرات دما و چگالی گاز موجود در محفظه‌ی احتراق به اسپری استفاده شده است. این مدول در هر گام محاسباتی با تزریق سوخت، ترکیب محتویات محفظه‌ی احتراق را محاسبه می‌کند. مدول‌ سوم با جزئیات بیشتری در این فصل تشریح شده است. بدیهی است که بدون درکی صحیح از اصول کار نرم افزار و پشتوانه‌ی تئوریک آن، نمی‌توان از آن به شکل صحیح استفاده نمود.
3-2- مش بندی
شبکه‌بندی دامنه‌ی حل مسئله را معین می‌کند و کیفیت آن تاثیر به‌سزائی در کاهش زمان محاسبات دارد. ویژگی‌های یک شبکه‌ی مطلوب عبارت است از:
تعداد سلول حداقل باشد. چرا که با افزایش تعداد حجم کنترل‌ها زمان محاسبات و همچنین خطای کار با اعداد اعشاری بیشتر می‌شود.
برای شدت تغییرات، اندازه‌ی سلول‌ها به اندازه‌‌ی کافی کوچک باشد. در بخش‌هایی که میزان تغییرات شدید است، باید تراکم سلول‌ها بیشتر باشد.
جواب به‌دست آمده مستقل از تعداد سلول‌ها باشد. اگر تعداد سلول‌ها از حد مشخصی بیشتر شود، در جواب نهایی تاثیری نخواهد گذاشت. بدیهی است که حد مذکور برای تعداد سلول‌ها مطلوب خواهد بود.
برای اطمینان از صحّت محاسبات، لازم است مش‌های تولید شده، دارای کیفیت مطلوب باشند. در جریان محاسبه‌ی سلول‌های هر کدام از مش‌ها، این امکان وجود دارد که سلول‌هایی با حجم یا نرمال منفی و یا نرمال‌هایی موازی با سطح تولید شوند. شکل 3- 1 رایج ترین حالات نامطلوبی را که ممکن است برای سلول‌های یک مش به‌وجود آید، نشان می‌دهد.
شکل 3- 1: حالات نامطلوب برای سلول‌های یک مش (از راست به چپ): حجم منفی، نرمال منفی و صفحه‌ی پیچ‌خورده
منظور از حجم منفی حالتی است که در آن سطوح یک سلول همدیگر را قطع می‌کنند. نرمال منفی حالتی است که وسط یک سلول در خارج از حجم آن قرار می‌گیرد (شکل سلول مقعر می‌شود). همچنین ممکن است نرمال‌های یک سطح بر آن عمود نباشند که در نرم افزار AVL-Fire از آن با عنوان صفحه‌ی پیچ‌خورده یاد می‌شود. هیچ سلولی نباید دارای حجم یا نرمال منفی باشد. قبل از انجام محاسبات وجود چنین سلول‌هایی بررسی شده و در صورت لزوم رفع می‌شوند. برای این منظور AVL-Fire تمامی سلول‌ها را بررسی کرده و تا حد امکان ایرادات را رفع می‌کند. مش‌های مورد استفاده برای این پایان‌نامه فاقد هر نوع خطای مش‌زنی بوده و دارای کیفیت مطلوبی هستند. با این همه در مش انژکتور، برای برخی نواحی، پارامتر نسبت طول به عرض سلول‌ها نزدیک یک نیست که باعث می‌شود کیفیت مش در این نواحی کمی پایین باشد.
الگوریتم مورد استفاده Simple و برای توربولانس مدل k-zeta-f است که برای زاویه‌های نزدیک به نقطه‌ی مکث بالا، از بسیار کوچکی استفاده شده تا جواب‌ها واگرا نشوند. به تدریج بر میزان افزوده شده تا محاسبات در زمان معقول صورت گیرند. طبق جدول 3- 1 تعیین شده‌اند. روش مورد استفاده برای دقت محاسبات یا به عبارت بهتر تعیین شرایطی که باید حلقه‌ی محاسبات متوقف گردد، Reduction of Residuals با دقت 01/0 می‌باشد.
جدول 3- 1: تقسیمات زاویه‌ی میل‌لنگ برای محاسبه‌ی داده‌های محاسباتی
Crank angle [deg]
1
695
up to
2
699