Rıcardo araştırma motorunda silindir içi yanmanın ve emisyon oluşumunun deneysel olarak incelenmesi ve sayısal simülasyonu
Experimental investigation and numerical simulation of in cylinder combustion and emission formation on ricardo research engine
- Tez No: 354219
- Danışmanlar: PROF. DR. NURİ YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 214
Özet
Bu çalışmada, motor silindirinde meydana gelen yanma olayı deneysel ve sayısal tekniklerle analiz edilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen tüm deneysel ve sayısal uygulamalarda tek silindirli Ricardo E6 araştırma motoru kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında, performans ve egzoz emisyon deneyleri, silindir-içi gaz analizleri ve basınç ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Silindir-içi gaz numuneleri gaz kromotografi (GC) ve Capelac gaz analiz cihazları kullanılarak analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde GC-FID ve GC-TCD detektörleri kullanılarak silindir-içinde yanma stroğu boyunca HC bileşenlerinin parçalanma eğilimleri ve CO oluşumları deneysel olarak irdelenmiştir. Deneysel faaliyetlerin son bölümünde ise motor için enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında gerçekleştirilen sayısal simülasyonlar STAR-CD/es-ice yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Oluşturulan sayısal modelde k- RNG türbülans modeli ve ECFM, ECFM-3Z/spark ve G-Equation yanma modelleri kullanılmıştır. Simülasyonlar sonucunda elde edilen silindir-içi yakıt konsantrasyonu, sıcaklık değişimleri ve basınç değerleri irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, sıkıştırma oranı ve ateşleme avansının yanmayı olumlu yönde etkilediği görülmektedir. Sıkıştırma oranının ve ateşleme avansının artırılması ile silindir-içi basınç artmakta ve yanmamış HC (ppm) bileşenlerinde azalma meydana gelmektedir. Özellikle yüksek karbon sayısına sahip HC (ppm) bileşenlerinin parçalanma eğilimlerinde artış gözlenmektedir. Bu durum egzoz stroğunda motordan atılan toplam HC mertebelerini azaltmakta, eksik yanma ürünü olan CO (%) oluşumunu minimize etmektedir. Ekserji analizi sonuçları incelendiğinde, sistemde meydana gelen ekserji yıkımının büyük bir bölümünü yanma prosesindeki tersinmezliklerin oluşturduğu düşünülmektedir. Sıkıştırma oranının artırılmasının ekserji verimini artıran bir unsur olduğu görülmüştür. Sayısal analizler neticesinde, silindir-içi basınç ölçüm değerleri ile en uyumlu sonuçları G-equation yanma modelinin verdiği görülmektedir. Ön karışımlı, buji ateşlemeli bir motor silindirinde meydana gelen yanma için alev cephesi kalınlığı ve alev ilerleyişi için beklenen fiziksel gerçeği G-equation yanma modelinin daha iyi temsil ettiği görülmüştür. Bilim Kodu : 914.1.038 Anahtar Kelimeler : İçten yanmalı motor, gaz kromotografi analizi, silindir içi yanma ve akış modellemesi, star CD es-ice, G-Equation yanma modeli Sayfa Adedi : 194 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Nuri YÜCEL
Özet (Çeviri)
In this study, combustion in an engine cylinder was analyzed by both experimental and numerical techniques. A single cylinder Ricardo E6 research engine was used in all experimental and numerical applications in this thesis coverage. Experimental studies include performance and exhaust emissions experiments, in-cylinder gas analyses, and pressure measurements. In-cylinder gas samples analyzed by using gas chromatography (GC) technology and Capelec gas analysis apparatus. Analyses conducted using GC-FID and GC-TCD detectors in-cylinder HC compounds break-up tendency and CO formation during combustion stroke. In the last part of experimental studies energy and exergy analyses were done. STAR-CD/es-ice software was used in carrying out computational simulations in this thesis concept. k- RNG turbulence model, and ECFM, ECFM-3Z/spark and G-Equation combustion models were used on computational model. Results of simulations were obtained as in-cylinder fuel concentration, temperature variation, and pressure variation. It was seen that the compression ratio and the spark (ignition) timing affect positively. Increasing the compression ratio and ignition advance timing, increases in-cylinder pressure and reducing unburned HC (ppm) compounds. Especially, it was observed that there is an increase in high carbon included HC (ppm) compounds break up tendencies. This situation reduces the order of total HC exhausted from engine, minimize incomplete combustion product of CO (%) production. When the results of exergy analysis were investigated, it was thought that large portion of exergy destruction of the system due to irreversibilities during the combustion process. It was seen that increasing compression ratio was a factor for increasing exergy efficiency. According to the results of computational analyses, it is seen that G-equation model is in good agreement with in-cylinder pressure measurement values. It is seen that G-equation combustion represents better for expected flame front and flame propagation for premixed combustion in a spark ignition engine cylinder. Science Code : 914.1.038 Key Words : Internal combustion engine, gas chromatography analyses, in-cylinder combustion and flow modelling, star-CD/es-ice, G_Equation combustion model Page Number : 194 Supervisor : Prof. Dr. Nuri YÜCEL
Benzer Tezler
- Ricardo araştırma motorunda silindir içi akış ve yanmanın Star-Cd/es-ICE yazılımı ile sayısal simülasyonu
Numerical investigation of flow and combustion in the cylinder of Ricardo research engine by Star-Cd/es-ICE software
ENDER HEPKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ YÜCEL
- Turbo matching study in 4-cylinder diesel engine
4 silindirli dizel motor için türbin seçim çalışması
FATMA ÖZBEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN AHMET ERGENEMAN
- Benzinli motorda alternatif yakıt kullanımının performans ve emisyon değerlerine etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of using alternative fuel on performance and emission for gasoline engine
EMRAH KANTAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TOLGA DEMİRCAN
- Yüksek hızlı gaz örnekleme cihazı kullanılarak belirli krank açılarında oluşan emisyonların deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of emissions at certain crank angle by using fast response gas samoling instrument
SALİH KARAASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURİ YÜCEL
- Homojen karışımlı sıkıştırma ateşlemeli bir motorun (HCCI) tek bölgeli modelleme yöntemi kullanılarak analizi
Analysis of a homogeneous charge compression ignition (HCCI) by using a single zone modelling method
AHMET FERUDUN DÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
EnerjiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİT YAŞAR