Experimental and numerical study on diesel spray characteristics and combustion process
Dizel yakıt demeti karakteristiğinin ve yanma sürecinin deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
- Tez No: 556596
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN ERGENEMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Bu çalışmada, gölgelendirme yöntemi kullanılarak yakıt demetinin gelişim resimleri elde edilmiş ve yakıt demetinin makroskobik özellikleri ampirik ve sayısal modeller ile analiz edilmiştir. Deneyler için, 850 K sıcaklık ve 3.5 MPa basınca dayanıklı, içten ısıtmalı sabit hacimli bir yanma odası imal edilmiştir. Püskürtme memesi geometrisinin etkisini incelemek amacıyla dört farklı tipte, ıraksak, düz, düz-yuvarlatılmış ve yakınsak-yuvarlatılmış delikli enjektörler imal edilmiştir. Enjektör deliklerinin kalıbı silikon ile elde edilmiş ve geometrik boyutları endüstriyel mikroskop ile ölçülmüştür. Yapılan analizler sonucunda, yakıt demeti nüfuziyeti için mevcut ampirik formüller geliştirilmiştir. Yakıt olarak; ticari dizel yakıtı, n-heptane ve hexadecane-heptamethylnonane karışımı kullanılan deneylerde, makroskobik özelikleri benzer olan enjektörlerin, kendiliğinden tutuşma özelliklerinin de benzer olduğu görülmüştür. Çalışmanın sayısal modelleme kısmında KIVA3V programı kullanılmıştır. Sayısal modellemede püskürtme deliği geometrisinin etkisini dikkate almak amacıyla, bir boyutlu akış modeli kullanılmıştır. Yakıt demeti parçalanması KHRT modeliyle, damlacıkların çarpışma sonucu ise damlacık yörüngesini esas alan yeni bir model kullanılarak elde edilmiştir. Kullanılan yeni modelde çarpışma sonucunun belirlenmesi amacıyla çarpma parametresi hesabı kullanılmıştır. Dizel yakıtının kimyasal yapısı 71 bileşen ve 323 reaksiyon içeren mekanizma ile temsil edilmiştir. Türbülanslı yanma modeli için ise kısmı karışımlı reaktör modeli kullanılmıştır. Elde edilen sayısal sonuçların, hem yakıt demeti karakteristiği hem de tutuşma özellikleri açısından, deneysel sonuçlar ile uyumlu olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, using shadowgraphy technique development of diesel spray were recorded and macroscopic properties of diesel spray were analyzed with empirical and numerical models. An internally heated constant volume combustion chamber that was able to withstand up to 850 K at 3.5 MPa was manufactured for spray experiments. Four different type; namely divergent, straight, straight-rounded, convergent-rounded nozzles were manufactured to investigate the influence of nozzle geometry and they were used in both spray evolution and autoignition experiments. The internal geometry of the injector nozzles were obtained by using silicone mold method and real nozzle dimensions were obtained by using an industrial microscope. After analyzing the experimental results, the empirical models were enhanced to better represent the spray penetration. In the experiments; commercial diesel fuel, n-heptane and a mixture of hexadecane-heptamethylnonane were used as fuels and it was shown that the sprays had similar autoignition properties if their macroscopic properties were same. KIVA3V code was used in the numerical part of the study. In order to take in to account the effect of nozzle geometry, one dimensional nozzle flow model was used with KIVA code. Droplet break up was modeled with KH-RT sub-model and droplet collisions was modeled with a new trajectory-based sub-model. To determine the collision outcome, impact parameter calculation was used in the new collision model. Diesel fuel was represented by a surrogate mechanism which consists of 71 species and 323 reactions. Turbulent combustion was modeled with partially stirred reactor model. Both spray characteristics and autoignition properties of numerical results showed good agreement with the experiments.
Benzer Tezler
- İçten yanmalı motorlarda farklı yanma odaları ve püskürtme modellerinde püskürtme dinamiği ve yanmanın incelenmesi
Investigation of spray dynamics and combustion on different combustion chambers and spray models in internal combustion engines
MÜJDAT FIRAT
- Direkt püskürtmeli bir dizel motorunda hava ve damlacık hareketlerinin modellenmesi
Modelling of in-cylinder air and motions of droplets in a direct-injection diesel engine
HALUK ÇELİK
- TLM16V185 tipi ağır iş dizel motoru için silindir içi akış yapısının sayısal incelenmesi
Numerical investigation of in cylinder flow structure for TLM16V185 heavy duty diesel
EMRAH AYAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
YRD. DOÇ. DR. HASAN KÖTEN
- Bir gemi dizel motorunda dizayn ve işletme parametrelerinin performans ve emisyon değerleri üzerindeki etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
A numerical investigation on the effects of design and operation parameters on the performance and emissions of a marine diesel engine
FERHAT EKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Benzin direk enjeksiyon spreyleri üzerine nümerik çalişma
Numerical study on gasoline direct ınjection sprays
YAĞMUR GÜLEÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALVARO DIEZ