دانلود پایان نامه ارشد درمورد شبکههای عصبی مصنوعی و آلودگی محیط زیست

شکل 4- 24: منحنی‌های نرخ آزادسازی گرما در جرم سوخت پاشش‌شده‌ی m=70.0 mg/cycle بر حسب زاویه‌ی میل‌لنگ…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 69
شکل 4- 25: کانتورهای دمایی مرتبط در دمای اولیه محفظه‌ی احتراق 600 کلوین 71
شکل 4- 26: کانتورهای نسبت هم‌ارزی در دمای اولیه محفظه‌ی احتراق 600 کلوین 72
شکل 4- 27: کانتورهای جزء جرمی C13H23 در دمای اولیه محفظه‌ی احتراق 600 کلوین 73
فصل اول
مقدمه و ساختار پایان‌نامه
1-1- مقدمه
یکی از مشکلات جدی زیست‌محیطی در جوامع امروزی، مشکل آلودگی هواست. از طرفی با گسترش شهرها حجم تولید آلاینده‌های هوا به میزان قابل توجهی در حال افزایش است. شکی نیست که این آلاینده‌ها برای سلامتی انسان و محیط زیست مضر هستند. آلودگی ناشی از موتورهای حرارتی سهم زیادی در این مسئله دارند، اما استفاده از آن‌ها بسیار رایج است و عملاً امکان کنار گذاشتن موتورهای حرارتی از لیست منابع تأمین نیروی لازم برای حرکت وسایل گوناگون، غیر ممکن است.
موتورهای دیزل، به عنوان شکلی از موتورهای حرارتی احتراق داخلی با تولید اکسید های نیتروژن NOx، دوده، ذرات ریز و … از پرکاربردترین منابع آلوده‌کننده‌ی هوا محسوب می‌شوند. تحقیقات و مطالعات تجربی نشان می‌دهد که ایجاد تغییراتی در ساختار سیستم سوخت‌رسانی موتورهای دیزل به میزان قابل توجهی در عملکرد موتور و حجم آلاینده‌های تولیدشده تاثیرگذار است. برای همین سیستم سوخت‌رسانی، و تلاش برای بهبود عملکرد آن، در سال‌های اخیر موضوع بسیاری از مطالعات در زمینه‌ی موتورهای دیزل بوده است.
زندگی بهتر بشر مستلزم بهبود تجهیزات و سیستمهایی است که از آنها استفاده میکند. با افزایش روزافزون کاربرد موتورها در زمینههای مختلف صنعتی از جمله خودرو، تحقیقات در این زمینه امری ضروری است. در این میان تحقیق در زمینه‌ی موتورهای احتراق داخلی با توجه به خصوصیات و کاربردهایشان از جایگاه ویژهای برخوردار است.
موتورهای احتراق داخلی به دلیل داشتن بازده و قدرت بالا نسبت به وزن و حجمشان، کاربردهای فراوانی در حملونقل و سایر صنایع دارند؛ که یکی از اصلیترین چالشهای پیش رو در استفاده از آنها، مسائل زیستمحیطی و خصوصاً آلودگی هوا میباشد. البته تحقیقات فراوانی نیز جهت کاهش آلایندههای منتشره از این موتورها صورت گرفته است.
علاوه بر مطالعات تجربی صورتگرفته در این زمینه، یکی از ابزارهای مهم جهت پژوهش در این حوزه، مدلکردن کامپیوتری پدیدههای درونی موتورهاست. این مدلها در واقع رهیافتی برای رابطهمندکردن و تحلیل چرخههای درونی موتور است. اغلب مدلها نمیتوانند فرآیندها و خواص را با ریزترین جزئیات نشان دهند، با این حال، ابزار قدرتمند و قابلاعتمادی در فهم و توسعه‌ی فرآیندهای درونی موتور میباشند. با استفاده از این مدلها در تحلیل و طراحی موتورهای جدید، صرفهجویی عمدهای در زمان و هزینه‌ی مطالعات صورت می‌گیرد. در این راستا مدلهای کلاسیک ارائهشده را میتوان به دو گروه مدلهای ترمودینامیکی و مدل‌های سیالاتی طبقهبندی کرد. ولی علاوه بر این دو گروه، شبکههای عصبی مصنوعی نیز یکی از قدرتمندترین ابزارها در تحلیل سیستمهای پیچیده و غیرخطی محسوب میشوند. این شبکه‌ها توانایی تحلیل ارتباط موجود بین انواع پارامترهای ورودی و خروجی و ایجاد مدلی مناسب برای موتورهای احتراق داخلی را دارند.
علاوه بر مشکل آلودگی محیط زیست، کاهش منابع طبیعی و در نتیجه افزایش هزینه‌ی استفاده از سوخت‌های فسیلی نیز مانعی در زمینه‌ی فعالیت موتور دیزل است. تکنیک‌هایی که برای غلبه بر مشکلات موتور دیزل ارائه می‌شود در حالت کلی دو جهت‌گیری دارند [1] و [2]:
ایجاد تغییراتی در طراحی موتورهای دیزل برای افزایش عملکرد آن و کاهش آلودگی محصولات احتراق (نظیر استفاده از سیستم ریل‌مشترک، استراتژی های کنترل تزریق سوخت، کار بر روی گاز خروجی و …).
استفاده از سوخت جایگزین برای حل بحران انرژی، مسئله‌ی آلاینده‌ها و حتی افزایش عملکرد موتور دیزل (به عنوان نمونه، سوخت‌های اکسیژن‌دار که ذرات ریز کمتری تولید می‌کنند یا سوخت‌های تجدیدپذیر که با محیط زیست سازگاری دارند).
1-2- هدف مطالعه‌ی حاضر
پایان‌نامه‌ی پیش رو مطالعه‌ای عددی بر روی موتور دیزل 8/1 لیتر انجام می‌باشد. ابتدا شبیه‌سازی موتور انجام شده و تاثیر شرایط اولیه‌ی حاکم مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین وسیله ابتدا مدل هندسی دامنه‌ی محاسباتی سیلندر پیستون طراحی گردیده و سپس در نرم افزار Ansys ICEM مش‌زنی سطحی صورت گرفته است و در نرم افزار ESE Diesel مش‌زنی نهایی صورت گرفته و برای برقراری شرایط اولیه و مرزی و همچنین چگونگی حل معادلات بقا، گسسته‌سازی معادلات پیوستگی، مومنتوم، و انرژی تصمیم‌گیری می‌شود. مدل هندسی مش‌زنی‌شده‌ی سه‌بعدی وارد نرم افزار AVL-Fire شده و نتایج دو بعدی و سه‌بعدی با تغییر پارامترهای اولیه‌ی مورد نظر مورد مطالعه قرار خواهند گرفت. هدف این پایان‌نامه تبیین راهکارهایی جهت افزایش عملکرد موتور و کاهش آلاینده‌ها با استفاده از انتخاب بهترین نقاط کارکردی شرایط اولیه خواهد بود.
1-3- ساختار کلّی پایان نامه
قسمت‌های مختلف این پایان‌نامه شامل مقدمه‌ای از موتورهای دیزل در فصل اول می‌باشد. فصل دوم به تعریف مسئله و مروری بر کارهای انجام شده می‌پردازد. نحوه‌ی مش‌زنی و خصوصیات مش و نیز مدل‌های احتراقی که در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته و نحوه‌ی گسسته‌سازی معادلات مطالب فصل سوم را شکل می‌دهند. همچنین نحوه‌ی تزریق سوخت و معادلات مربوطه به همراه جداول استفاده شده برای شبیه‌سازی بحث خواهند شد. در فصل چهارم نتایج حاصل از شبیه‌سازی به همراه بحث بر روی نتایج جهت ایجاد بهترین عملکرد و کمترین آلایندگی ارائه خواهند شد. نتایج ارائه شده به‌صورت کانتورهای سه‌بعدی از تغییرات زمانی و مکانی پارامترهای هدف خواهند بود. همچنین نمودارهای دو‌بعدی از تغییرات پارامترهای مربوطه در طول میل‌لنگ و پیشرفت سیکل دیزل ارائه می‌شوند. در فصل پنجم راهکارها و پیشنهادهایی جهت انجام کارهای آتی مطرح خواهند شد.
فصل دوم
معرفی موتورهای احتراق داخلی و مروری بر کارهای گذشته
2-1- مقدمه
در این فصل، ابتدا تاریخچه‌ای از روند تکامل موتورهای احتراق داخلی و موتورهای دیزل به صورت کاملاً خلاصه و فشرده با تأکید بر کاربردها و مزایای آن آورده شده است. تمرکز مطالب بیشتر بر روی موتورهای دیزل و چند مورد از مشخصههای عملکردی آنها میباشد. در ادامه به پدیده‌ی احتراق در موتور پرداخته شده، و در نهایت آلایندههای منتشره از موتورهای دیزل و عوامل مؤثر در تولید این آلایندهها مورد بررسی قرار می‌گیرند.
2-2- تاریخچه‌ی موتورهای احتراق داخلی