Turboşarj sistemi türbin çarkı kanatlarına doğrudan basınçlı hava püskürtülmesinin turbo gecikmesi üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of compressed air injection directly onto the turbine wheel blades of the turbocharger system on turbo lag
- Tez No: 888783
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET AKİF CEVİZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: İçten yanmalı motorlar, Internal combustion engines
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İçten yanmalı motorlarda optimum yakıt tüketimi ve egzoz emisyon standartlarının yakalanması amacıyla emme hattındaki hava basıncını artırmak suretiyle motor silindir hacimlerinin küçültülmesine olanak sağlayan turboşarj sistemleri günümüz araçlarının önemli bir unsuru haline gelmiştir. Ancak bu sistemlerin en önemli dezavantajı turbo gecikmesi olarak bilinen düşük devirlerde çalışan motorun yükünde meydana gelen anlık değişim esnasında turboşarj ve motor arasındaki enerji transferinin doğasından kaynaklanan uzun cevap sürelerine sahip olmasıdır. Bu çalışmada, turboşarj sisteminin türbin çarkı kanatlarına doğrudan basınçlı hava püskürtülmesinin turbo gecikmesi üzerindeki etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmaları gerçekleştirmek için öncelikle değişken geometrili bir turboşarj sisteminin türbin çarkı kanatları yakınında harici bir nozul oluşturulmuş, devamında turboşarj sisteminin çalışma parametrelerinin ölçülmesi ve kaydedilmesini sağlayan soğuk hava akışlı bir test ünitesi kurulmuştur. Deneyler sistemin önce sadece ana hava tankı ile çalıştırıldığı referans durum sonrasında ana ve yardımcı hava tanklarının birlikte çalıştırıldığı hava destekli durum şartlarında gerçekleştirilmiş ve elde edilen avantajlar ortaya konulmuştur. Çalışma kapsamında ayrıca turboşarj sisteminin türbin tarafındaki akış alanını görselleştirmek için ANSYS Fluent yardımıyla deneysel sınır şartları uygulanarak üç boyutlu Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilmiştir. Türbin çarkının dönme hareketini simüle etmek için SST k-ω türbülans modeli ile dinamik mesh yöntemi kullanılmıştır. Sonuç olarak, hava destekli durumda turboşarj sisteminin kompresör kütlesel debisinin arttığı ve buna karşılık turbo gecikme süresinde bir azalmanın gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Geliştirilen sistemle, turbo gecikmesinin yüksek seviyelerde olduğu yükleme başlangıçlarında kompresör hava debisinde 8 kata kadar artış sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
In order to achieve optimum fuel consumption and exhaust emission standards in internal combustion engines, turbocharger systems, which allow engine cylinder volumes to be reduced by increasing the air pressure in the intake line, have become an important element of today's vehicles. However, the most important disadvantage of these systems is that they have long response times due to the nature of the energy transfer between the turbocharger and the engine during the instantaneous change in the load of the engine running at low speeds, known as turbo lag. In this study, the effects of direct compressed air supply onto the turbine wheel blades of the turbocharger system on turbo lag are investigated experimentally and numerically. In order to carry out the experimental studies, firstly, an external nozzle was created near the turbine wheel blades of a variable geometry turbocharger system, and then a cold air flow test rig was set up to measure and record the operating parameters of the turbocharger system. The experiments were carried out in the reference case where the system was operated with only the main air tank and then in the air assisted case where the main and auxiliary air tanks were operated together and the advantages obtained were demonstrated. Within the scope of the study, three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulations were also performed using ANSYS Fluent to visualize the flow field inside the turbine side of the turbocharger system by applying experimental boundary conditions. The dynamic mesh method with the SST k-ω turbulence model was used to simulate the rotational motion of the turbine wheel. As a result, it was observed that the compressor mass flow rate of the turbocharger system increases in the air-assisted case and a corresponding decrease in the turbo lag time is realized. With the developed system, an increase of up to 8 times in the compressor air flow rate was achieved at the beginning of loading when the turbo lag is at high levels.
Benzer Tezler
- Kompresör çark tasarımına etki eden parametrelerin incelenmesi
Investigation of compressor impeller design parameters
EDA BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Optimization of a centrifugal compressor impeller using genetic algorithm coupled with artificial neural networks
Bir santrifüj kompresör çarkının yapay sinir ağına bağlı genetik algoritma kullanılarak aerodinamik eniyilemesinin yapılması
BAŞAR BURAK ÖZKAHYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR TUNÇER
- Dizel motor modeli ile entegre bir aşırı doldurma ünitesi tasarım ve optimizasyon modeli geliştirilmesi
Development of a turbocharger design and optimization model integrated with the diesel engine model
MERT ALPAYA
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
PROF. DR. CENGİZ CAMCI
- Ağır vasıta araç motorları için tek kademeli değişken geometrili ve çift kademeli turboşarj karşılaştırması ve seçimi
Turbocharger matching for heavy duty engines in comparison with single stage variable gometry and two stage turbocharger systems
SERKAN DAĞLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ERTUĞRUL ARSLAN
- Buji ateşlemeli bir motorun egzoz gazından türbin yardımı ile alınabilecek enerji miktarının tesbiti
Determination of the amount of energy that can be absorbed by means of turbine from the exhaust gas of an engine with spark plug combustion
ABDULHAMİT DOĞU
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ABDURREZZAK AKTAŞ