IJE TRANSACTIONS B: Applications Vol. 29, No. 2 (February 2016) 255-263    Article Under Final Proof

downloaded Downloaded: 209   viewed Viewed: 2504

M. H. Shojaefard, A. Khalkhali and A. Firouzgan
( Received: December 02, 2015 – Accepted: January 26, 2016 )

Abstract    In this paper the intake manifold as the most effective part on engine’s volumetrice efficiency is in vestigated in detail with emphesizing on flow behavior and characterestics. The eight different design have been prepared and imported to CFD software. Five objective functions for investigation of flow have been connsidered and applied in TOPSIS with different weights. Mass flow rate,massflow rate deviation between runners,flow coefficient,turbulence intensity and velocity at runner end have been objective functions in flow detail assesment. Then all geometrical dimentions are applied to a verified ESC. The engine simulation model is developed for I3 engine with turbulence combustion model named “ SI-TURB” which will be validated by experimental combustion profile data. The experimental and numerical combustion pressure has a good accuracy, so that the ESC can simulate and predict the engine performance by 6.15% accuracy. It has to be stated that the hybridation of 3D analysis with engine simulation code in the closed loop method for developing of IM is nessassery in order to have the best compromising design. Finally combination of CFD with ESC results showed that, considering the same weight in TOPSIS for flow objective functions have more compatibility in point of engine power out put.


Keywords    IM, CFD, Intake manifold model, ESC, volumetric efficiency


چکیده    در این مقاله در نظر است طراحی چند راهه هوا بعنوان یکی از تاثیر گذارترین قطعه موتور جهت افزایش راندمان حجمی , با تاکید بر محاسبات جریان (CFD) و سپس در ادامه اعمال طرح ها در سیکل شبیه سازی موتور بصورت دقیق مورد بررسی قرار گیرد.در این راستا ابتدا هفت طرح بهمراه طرح موتور پایه (چهار سیلندر) در حجم و طول شاخه های متفاوت در نرم افزار CATIA طراحی شد. کلیه طرح ها بصورت مجزا وتنها با بکارگیری شبیه سازی عددی سه بعدی, محاسبات جریان میگردد. چهار تابع هدف در محاسبات جریان شامل , توزیع حداکثر دبی جرمی, حداقل انحراف درتوزیع دبی در شاخه ها , داشتن حداکثر ضریب جریان , حداکثر سرعت جریان و حداکثر شدت اغتشاشات در شاخه ها تعریف و با استفاده از تکنیک تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) و بکارگیری وزن های مختلف رفتار و مشخصه های جریان در هر شاخه به روش TOPSIS تحلیل میشوند. سپس در ادامه از یک نرم افزار شبیه سازی سیکل ترمودینامیکی موتور که با نتایج فشار تجربی احتراق یک سیلندر در موتور (بدست آمده در ازمایشگاه) صحه گذاری شده است استفاده میگردد. کد شبیه سازی موتور دارای دقت 6.15% بوده و می تواند در پیش بینی عملکرد موتور ویا هر گونه تغیرات در اجزاء موتور بکار گرفته شود. در این مقاله شبیه سازی سه بعدی جریان توسط نرم افزار فلوئنت و شبیه سازی موتور توسط نرم افزار GT-SUITE انجام شده است. نتایج نشان میدهد که تلفیق نتایج بدست آمده از دو روش با یکدیگر انتخاب درست و دقیق تری را برای طراح بدنبال خواهد داشت و شبیه سازی صرفا قطعه بدون ارزیابی عملکرد آن بر روی موتور دارای خطا خواهد بود. در پایان بهترین طرحها که دارای بهترین مشخصه های جریان و توزیع مطلوب که همراه با حداکثر توان باشند ارائه و آنالیز میشود.



1.     U. Kesgin, "Study on the design of inlet and exhaust system of a stationary internal combustion engine," Energy Conversion and Management, Vol. 46, No. 13-14, (2005), 2258-2287.

2.     M. A. Ceviz, "Intake plenum volume and its influence on the engine performance, cyclic variability and emissions," Energy Conversion and Management, Vol. 48, No. 3, (2007), 961-966.

3.     M. A. Ceviz and M. Akın, "Design of a new SI engine intake manifold with variable length plenum," Energy Conversion and Management, Vol. 51, No. 11, (2010), 2239-2244.

4.     S. Potul, R. Nachnolkar, and S. Bhave, "Analysis Of Change In Intake Manifold Length And Development Of Variable Intake System", IJSTR Vol 3, No. 5, (2014).

5.     S. Jafarmadar and R. Barzegar, "Three dimentional modeling of combustion process and emissions formation pre and main chambers of an indirect injection diesel engine," International Journal of Engineering, Vol. 25, (2012), 311-320.

6.     J. Taylor, N. Fraser, D. Gurney, R. Dingelstadt, J. Stehlig, and V. Bruggesser, "Optimisation of Variable Length Intake Manifolds for a gasoline turbocharged downsized engine," in Internal Combustion Engines: Improving Performance, Fuel Economy and Emission, Imeche, Ed., ed: Woodhead Publishing, (2011), 27-39.

7.     R. Tavakkoli-Moghaddam and S. M. Mousavi, "An integrated AHP-VIKOR methodology for plant location selection," International Journal of Engineering, Vol. 24, , (2011), 127-137

8.     S. H. Zegordi, E. R. Nik, and A. Nazari, "Power plant project risk assessment using a FUSSY-ANP and FUZZY-TOPSIS method", International Journal of Engineering, Vol. 25, (2012), 107-120.

9.     M. Velasquez and P. T. Hester, "An analysis of multi-criteria decision making methods," International Journal of Operations Research, Vol. 10, (2013), 56-66.

10.   M. Yahyaei, M. Bashiri, and Y. Garmeyi, "Multi-criteria logistic hub location by network segmentation under criteria weights uncertainty (Research Note)," International Journal of Engineering, Vol. 27, (2014), 1205-1214.

11.   B. Vahdani, M. Salimi, and S. M. Mousavi, "A new compromise decision-making model based on TOPSIS and VIKOR for solving multi-objective large-scale programming problems with a block angular structure under uncertaity", International Journal of Engineering, Vol. 27, (2014), 1673-1680.

12.   Y.-J. Wang, "A fuzzy multi-criteria decision-making model based on simple additive weighting method and relative preference relation" Applied Soft Computing, Vol. 30, (2015), 412-420.

13.   M. Aghajani Mir, P. Taherei Ghazvinei, N. M. N. Sulaiman, N. E. A. Basri, S. Saheri, N. Z. Mahmood, et al., "Application of TOPSIS and VIKOR improved versions in a multi criteria decision analysis to develop an optimized municipal solid waste management model," Journal of Environmental Management, Vol. 166, (2016), 109-115

14.   R. Lourenzutti and R. A. Krohling, "A generalized TOPSIS method for group decision making with heterogeneous information in a dynamic environment," Information Sciences, Vol. 330, (2016), 1-18

15.           Shojaeefard .M.H., Khalkhali .A., Firouzgan. A. "Experimental and numerical flow investigation of intake manifold and multi criteria decision making on 3-cylinder SI engine using TOPSIS", International Journal of Engineering, Vol. 28, No. 11, 1663-1670. 

International Journal of Engineering
E-mail: office@ije.ir
Web Site: http://www.ije.ir