Διερεύνηση στρατηγικών έγχυσης καυσίμου για καύση μερικώς ομογενοποιημένου μίγματος σε δίχρονους ναυτικούς κινητήρες diesel

Abstract

Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία μελετάται η επίτευξη καύσης μερικώς ομογενοποιημένου μίγματος σε μεγάλο δίχρονο ναυτικό κινητήρα Diesel με χρήση εναλλακτικών στρατηγικών έγχυσης, με κύριο στόχο τη μείωση των εκπομπών οξειδίων του αζώτου (NOx). Κύριο μέσο για την επίτευξη εναλλακτικών στρατηγικών έγχυσης είναι το εισαχθέν και στη ναυτική βιομηχανία σύστημα έγχυσης καυσίμου κοινού συλλέκτη (Common Rail System-CRS). Η χρήση προέγχυσης είναι απαραίτητη, ώστε να δημιουργηθεί μερικώς ομογενοποιημένο μίγμα. Εδώ, γίνεται χρήση προέγχυσης με βασική κατεύθυνση "προς το έμβολο", πριν το ΆΝω Νεκρό Σημείο (ΑΝΣ). Η παρούσα μελέτη είναι υπολογιστική, με κύριο εργαλείο τον κώδικα υπολογιστικής ρευστομηχανικής KIVA-3. Η μελέτη γίνεται για την περιοχή του πλήρους φορτίου σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, μεταβάλλεται παραμετρικά η κατεύθυνση της προέγχυσης από τις οπές των εγχυτήρων και εξετάζεται η επίδραση στις εκπομπές NOx και την ειδική κατανάλωσηκαυσίμου. Από την παραμετρική ανάλυση προκύπτουν ενδεικνύμενες τιμές των γωνιών έγχυσης που καθορίζουν ην κατεύθυνση της έγχυσης καυσίμου κατά την προέγχυση. Οι τιμές αυτές χρησιμοποιούνται στο πλαίσιο του δευτέρου σταδίου, στο οποίο γίνεται βελτιστοποίηση του προφίλ έγχυσης με παρουσία προέγχυσης. Για το σκοπό αυτό, γίνεται σύζευξη του κώδικα KIVA-3 με το λογισμικό βελτιστοποίησης EASY, που είναι βασισμένο σε εξελικτικούς αλγορίθμους. Οι βέλτιστες λύσεις προσδιορίζονται με χρήση της έννοιας του μετώπου Pareto.