تحليل حرارتي سمبه موتور اشتعال جرقه اي با استفاده از الگو‌هاي حرارتي متفاوت

تحليل حرارتي سمبه موتور اشتعال جرقه اي با استفاده از الگو‌هاي حرارتي متفاوت

در اين تحقيق، انتقال حرارت در سمبه موتور احتراق جرقه‌اي محاسبه شده است. سه روش متفاوت براي شبيه‌سازي انتقال حرارت بكار رفته است. در روش اول براي سمبه، استوانه و بستار ، دمايي ثابت و تقريبي در نظر گرفته شده است و به‌وسيله الگوي دو ناحيه اي احتراق شرايط ميدان گاز درون استوانه (دما، فشار و ضرايب انتقال حرارت جابجايي) محاسبه مي‌شود. در روش دوم براي هر سه قسمت سمبه، استوانه و بستار، سه دماي مجهول در نظر گرفته شده است و معادلات انتقال حرارت با الگوي دو ناحيه اي به‌صورت همزمان حل مي‌ شود. در روش سوم كه دقيقترين روش است، به‌صورت همزمان بر اساس الگوي شبكه حرارتي مقاومت-خازن، 24 معادله انتقال حرارت با نرم‌افزار دو ناحيه اي، حل مي‌شود. نتايج بدست آمده از سه روش به منظور بررسي اثر آنها بر رفتار حرارتي سمبه با هم مقايسه مي‌شود. نشان داده شده است كه استفاده از الگوي مقاومت-خازن با تعداد معادلات كمتر و درنتيجه زمان حل كمتر، روشي مناسب براي حل مسايل حرارتي موتور است. مجموعه اين عمليات به‌وسيله نرم افزاري كه با MATLAB نوشته شده، انجام مي‌شود و نتايج با داده‌‌ هاي تجربي موتور EF7TC صحه‌‌‌ گذاري شده است.

In this study, the SI engine piston heat transfer is calculated applying three different models for the heat transfer modeling. In the first model, three approximate and constant temperatures are selected for piston, cylinder and cylinder head and determined the in-cylinder gas temperature, pressure and convection coefficients using two-zone combustion model. In the second model for each of the walls (piston, cylinder and cylinder head), the relevant heat transfer equations with two zone model solved considering three unknown temperature. In third model that is the most accurate method, 24 heat transfer equations coupled with the two zone model were solved simultaneously based on resistor-capacitor thermal network model. Eventually, the three model results compared to study their effect on the piston thermal behavior. It has been shown that using of resistor-capacitor model with less number of equations and consequently less time solution is an appropriate method for solving problems of engine heat transfer. The simulations were done by a MATLAB code and the results have been validated with the experimental data of the EF7.TC engine.