توزیع آلاینده از اگزوز خودرو در حالت استاتیک و ترافیک (سرعت کم)، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه توزیع آلاینده از اگزوز خودرو در حالت استاتیک و ترافیک (سرعت کم)

در این پروژه به شبیه سازی توزیع آلاینده از اگزوز خودرو در حالت استاتیک و ترافیک با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم. برای این منظور، سرعت گاز خروجی برابر با 1 متر بر ثانیه و دما برای حالت استاتیک 400 کلوین بود. در حالت دوم، با همان سرعت و دمای گاز خروجی، یک جریان خارجی با سرعت 3 متر بر ثانیه به دلیل حرکت خودرو در حالت ترافیک وارد می شود. در نهایت با مقایسه گازهای آلاینده برای حالت استاتیک و ترافیکی با سرعت کم، توزیع آلودگی اگزوز مورد مطالعه قرار گرفت.

استفاده از سوخت های فسیلی همیشه با آلاینده های مختلف همراه بوده است. عدم احتراق کامل و تولید NOx، Sox و هیدروکربن های نسوخته به سرعت باعث آلودگی بیشتر هوا می شود. این در حالی است که بهبود استانداردهای تولید سوخت روز به روز این آلاینده ها را کاهش می دهد. به عنوان مثال، یورو4 استاندارد بسیار تمیزتر از سوخت یورو2 است. حال با توجه به اینکه در زمان تردد شهری سرعت خودروها کمتر و فاصله آنها به یکدیگر نزدیکتر بوده است، میزان آلودگی در حالت ایستاده و حرکت با سرعت کم قابل مقایسه است. بنابراین بررسی همزمان آلاینده ها و شرایط محیطی خودروها باید مورد توجه قرار گیرد.

هندسه با استفاده از ماژول ANSYS Design Modeler طراحی شده است و مشخصات هندسی آن شامل یک ماشین و دامنه سیال در اطراف آن است. برای مدل‌سازی دقیق‌تر توزیع گاز، قسمت عقب خودرو بیشتر اکسترود شده بود. ابعاد دامنه سیال اطراف خودرو 4*6*10 متر بود.

برای تولید شبکه، مش بدون ساختار با 3122361 عنصر در ماژول ANSYS Meshing استفاده شد. روش انحنا و مجاورت برای تمرکز بر روی مناطق حساس شبکه از حوزه راه حل استفاده شد. شکل زیر تولید مش برای این مشکل را نشان می دهد.

روش های استفاده شده

در این پروژه از مدل انتقال گونه ها (Species Transport) استفاده کرده ایم.

نتایج شبیه سازی توزیع آلاینده از اگزوز خودرو در حالت استاتیک و ترافیک

در این بخش با مطالعه خطوط و خطوط جریان به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی، توزیع جرم گونه‌ها و تأثیر جریان خارجی در حوزه محلول مورد بحث قرار گرفت. ابتدا با توجه به کانتورهای کسر جرمی CO2 و مقایسه دو جریان ایستا و خارجی (حالت ترافیک)، مشاهده می شود که وجود جریان خارجی یا به اصطلاح حرکت خودرو، به دلیل ایجاد گرداب در عقب، توزیع می شود. آلاینده ها افقی تر است و از حرکت سریع آنها به جو جلوگیری می کند. تصویر زیر برای حالت استاتیک است.

توزیع CO2 (آلاینده) برای حالت استاتیک

توزیع CO2 (آلاینده) برای حالت ترافیک

با مقایسه سه بعدی و با استفاده از خطوط جریان، تأثیر پراکنش افقی گونه ها بهتر مشخص می شود. در شکل‌های زیر ابتدا جریان خارجی وجود ندارد و سپس با وارد کردن جریان خارجی، فرصتی برای فرار عمودی آلاینده به جو وجود ندارد.

توزیع Co2 برای حالت استاتیک

توزیع CO2 برای حالت ترافیک