آکادمی و موسسه علمی پژوهشی ابن سینا

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

هدف از انجام پایان نامه دکتری تبدیل انرژی حاضر بررسی و ارائه راه حل برای مشکل تغییر شکل و اعوجاج نشیمنگاه سوپاپ دود موتور ملی EF7 بوده است که در برخی موارد گزارش شده است. در راستای بررسی و حل این مشکل اقداماتی در قالب رساله‌ی پیش رو صورت گرفت که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود.
ابتدا یک مدل یک‌بُعدی از راهگاه خنک‌کاری موتور EF7 تهیه شد و پس از حل جریانی جریان خنک‌کننده در آن سرعت نقاط مختلف راهگاه و افت فشار در طول راهگاه به صورت یک‌بعدی استخراج گردید. پس از آن مدل سه‌بعدی راهگاه خنک‌کاری موتور EF7 استخراج گردید و پس از حل جریانی در آن سرعت نقاط مختلف راهگاه و افت فشار در طول راهگاه به صورت سه‌بُعدی محاسبه گردید. در این مرحله به منظور اطمینان از حل یک‌بعدی و سه‌بعدی جریان از روش تجربی Particle Image Velocimetry برای مشاهده‌ی جریان و اندازه‌گیری سرعت در راهگاه موتور بهره گرفته شد. در این روش ابتدا یک سرسیلندر شفاف از جنس Plexy glass ساخته می‌شود. سپس ذرات خاصی که اولا هم‌چگالی با آب باشند و ثانیاً قابلیت بازتابش نور را داشته باشند در سیال خنک‌کننده پراکنده  می‌شوند. پس از آن صفحه‌ای  از نور لیزر از بخشی از جریان که دو بعدی باشد گذرانده می‌شود.در این حالت قابلیت مشاهده‌ی کیفی جریان ایجاد می‌شود و همچنین به کمک یک دوربین پرسرعت می‌توان سرعت جریان را نیز اندازه‌گیری کرد. پس از اندازه‌گیری‌های تجربی توسط این روش نتایج حاصله حاکی از دقت مناسب حل جریانی در مدل‌های یک‌بعدی و سه‌بعدی بود.
پس از اطمینان از مدل و مش‌بندی سه‌بعدی یک حل حرارتی برای جریان خنک‌کننده در راهگاه خنک‌کاری موتور EF7 انجام شد. برای این منظور یک حل یکپارچه شامل بدنه‌ی جامد موتور، سیال خنک‌کن داخل راهگاه، روغن موجود در مجاری روغنکاری، هوای موجود در راهگاه هوا و دود موجود در راهگاه دود صورت گرفت. شرایط شبیه‌سازی در دورrpm 5500 و تمام‌بار انجام شد. در این قسمت مشاهده شد که به‌دلیل نوع مسیر جریان طراحی شده برای موتور EF7 خنک‌کاری غیر یکنواختی در نقاط همسان موتور (مثلاً نقاط مشابه سرسیلندرها) وجود دارد و سرسیلندر 1 و 2 شرایط حساس‌تر حرارتی را تجربه می‌کند. 
در انجام پایان نامه دکتری تبدیل انرژی حاضر پس از بررسی و تحلیل اولیه‌ی مشکل دو راهکار کلی برای بهبود خنک‌کاری در این مناطق ارائه گردید. راهکار اول تغییر هندسه‌ی جریان (افزایش سرعت خنک‌کننده) در نقاط حساس بود که سعی شد تا از طریق تغییر الگوی ورودی و خروجی جریان حاصل شود. در این راستا سه استراتژی متفاوت برای تغییر الگوی ورودی و خروجی جریان مطرح شد و پس از مقایسه‌ی سرعت‌ها در نقاط حساس مشخص شد که  استراتژی اول بدون نیاز به صرف هزینه‌ی زیاد، با کمترین تغییرات لازم و امکان عملی شدن  بالا می‌تواند اهداف مورد نظر خنک‌کاری را ارضا نماید.
راهکار دوم استفاده از پتانسیل‌های تغییر فاز و جوشش سیال خنک‌کن در نقاط حساس و بحرانی حرارتی بود. برای این منظور ابتدا یک دستگاه آزمایشی برای شبیه‌سازی شرایط حرارتی جریان خنک‌کننده در داخل کانال موتور ساخته شد. سپس بر مبنای داده‌های آزمایشگاهی به‌دست آمده از دستگاه آزمایشی و همچنین داده‌های تجربی دیگر محققین رابطه‌ی ریاضی برای مدل‌سازی انتقال حرارت جوشش جریانی مادون سرد استخراج گردید. در این مرحله با استفاده از شار‌های حرارتی موجود در نقاط مختلف موتور و رابطه‌ی انتقال حرارتی جوشش جریانی مادون سرد، سرعت لازم در هر قسمت بر حسب شار حرارتی به منظور استفاده از پتانسیل‌های جوشش ارائه گردید. اگرچه این روش کارآیی بالایی در انتقال حرارت دارد اما بکارگیری پدیده‌ی جوشش در دفع حرارت نقاط گرم این موتور نیاز به بازنگری بیشتری دارد.

نوآوری‌ها

فعالیت‌های صورت گرفته در انجام پایان نامه دکتری تبدیل انرژی حاضر نوآوری‌هایی را در پی داشت که در ذیل عنوان شده است:
    بکارگیری روش PIV در راهگاه موتور برای اولین بار در ایران
    بهبود سرعت خنک کاری در مناطق حساس با تغییر الگوی جریان
    استخراج یک رابطه جدید برای جوشش جریانی در کاربردهای موتوری بر پایه داده های تجربی
    استخراج نمودار سرعت لازم بر اساس شار حرارتی به منظور استفاده از پتانسیل های جوشش در خنک کاری موتور

پیشنهادها برای انجام پایان نامه دکتری تبدیل انرژی آتی

جهت انجام پایان نامه دکتری آتی موارد زیر پیشنهاد می گردد.

    محاسبه warm up در هر دو راهکار ارائه شده برای بهبود خنک‌کاری
    محاسبه سه بعدی انتقال حرارت موتور در خنک‌کاری مجزا
    پیاده کردن ایده خنک‌کاری هوشمند و استخراج نقشه عملکرد (map) پمپ الکتریکی
    استفاده از یک الگوریتم بهینه سازی برای یافتن قطر و سرعت بهینه در نقاط مختلف خنک‌کاری
    بررسی تأثیرات راهکارهای جدید خنک‌کاری به صورت آزمایشگاهی و تجربی
    بررسی تأثیرات راهکارهای جدید خنک‌کاری روی عملکرد (توان و گشتاور) و آلاینده‌های موتور

در صورت داشتن هرگونه سوال و یا نیاز به مشاوره در زمینه انجام پایان نامه دکتری تبدیل انرژی با ما در ارتباط باشید.