Modelling Diesel Combustion

موتور دیزل کارآمدترین موتور احتراقی امروزی است و نقش مهمی در حمل و نقل کالا و مسافر از طریق زمین و دریا دارد. با این حال، انتشار گازهای گلخانه ای باید بدون به خطر انداختن مصرف سوخت افسانه ای موتورهای دیزل کنترل شود. این محرک‌های مهم باعث نوآوری‌هایی در مهندسی دیزل شده‌اند، مانند محفظه‌های احتراق مجدد در پیستون، پشتیبانی از چرخش پایین‌تر و تزریق فشار بالا، به نوبه خود باعث کاهش تأخیر احتراق و در نتیجه اکسیدهای نیتریک می‌شوند.

این کتاب یک بحث مفصل در مورد پدیده های احتراق گازوئیل مانند تاخیر احتراق، اختلاط هوای سوخت، سرعت انتشار گرما، و انتشار دود، ذرات و اکسید نیتریک است. امکان ارزیابی کمی این پدیده ها و پارامترهای مهم را فراهم می کند. مهمتر از همه، تلاش می کند تا آنها را با ثابت هایی که مستقل از انواع موتور هستند، مدل کند.

این کار اهمیت اسپری روی دیوار را در توصیف دقیق انتشار گرما و انتشار بیشتر موتورها در جاده و خارج از جاده تشخیص می‌دهد. مدل هایی را برای انتشار گرما و انتشار می دهد. هر مدل به طور کامل توسط آزمایش های دقیق با استفاده از طیف گسترده ای از موتورها تأیید می شود. در سرتاسر کتاب، مدل‌ها از ثابت‌هایی استفاده می‌کنند که مستقل از نوع یا طراحی موتور هستند و از این رو می‌توانند توسط طراح و محقق برای یک موتور عمومی استفاده شوند. همه مدل‌ها نه تنها روند پارامترهای مهم را توصیف می‌کنند، بلکه از نظر کمی به نتایج مشاهده‌شده تجربی نزدیک هستند.

درک افزایش یافته از پدیده هایی مانند جریان های متلاطم، اسپری های فشار بالا به طور طبیعی به پیش بینی کمی با استفاده از ابزارهای چند بعدی CFD برای آشکار کردن جزئیات دقیق فرآیندهای درون سیلندر احتراق دیزل همگرا می شود. ابزارهای CFD با مطالعات موردی در دو فصل از کتاب معرفی شده اند تا به مطالعه مفاهیم نوآورانه احتراق و بهبود طراحی موتور از نظر کاهش آلایندگی و مصرف سوخت کمک کنند.

The diesel engine is the most efficient combustion engine today and it plays an important role in transport of goods and passengers by land and sea. However, the emissions must be controlled without sacrificing the legendary fuel economy of the diesel engines. These important drivers have caused innovations in diesel engineering like re-entrant combustion chambers in the piston, lower swirl support and high pressure injection, in turn reducing the ignition delay and hence the nitric oxides.

This book is a detailed discussion of diesel combustion phenomena like ignition delay, fuel air mixing, rate of heat release, and emissions of smoke, particulate and nitric oxide. It enables quantitative evaluation of these important phenomena and parameters. Most importantly, it attempts to model them with constants that are independent of engine types.

This work recognises the importance of the spray at the wall in precisely describing the heat release and emissions for most of the engines on and off road. It gives models for heat release and emissions. Every model is thoroughly validated by detailed experiments using a broad range of engines. Throughout the book, the models use constants that are independent of engine type or design and hence they could be applied by the designer and researcher for a general engine. All the models not only describe the trends of important parameters but also quantitatively close to the experimentally observed results.

The enhanced understanding of the phenomena like turbulent flows, high-pressure sprays naturally converges to quantitative prediction using multi-dimensional CFD tools to reveal finer details of in-cylinder processes of diesel combustion. The CFD tools are introduced with case studies in two chapters of the book to help study innovative combustion concepts and improve engine designs in terms of emissions reduction and fuel economy.