Yeni nesil içten yanmalı motorlarda hidrojenin yakıt olarak kullanılmasının modellenmesi ve incelenmesi
Investigation and modelling of hydrogen fueled internal combustion engines
- Tez No: 935092
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ORKUN ÖZENER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
İçten yanmalı motorlar, hem sabit hem de hareketli uygulamalarda en yaygın kullanılan güç kaynaklarıdır. Ancak çoğunlukla karbon bazlı yakıtlarla çalıştıklarından, karbon bileşenli zararlı emisyonlar yayarak çevreye ve insan sağlığına zarar verirler. Bu sorunu çözmek için başta elektrikli araçlar olmak üzere çeşitli alternatif teknolojiler geliştirilmekte, ancak bu yeni teknolojilerin çoğunlukla yüksek maliyet, sınırlı menzil ve değerli madenlere olan bağımlılık gibi dezavantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, olgunlaşmış bir teknoloji olan içten yanmalı motorları çevre dostu hale getirme çabaları devam etmektedir. Bu çabalardan, hidrojenle çalışan içten yanmalı motorlar en umut verici çözümlerden biri olarak görülmektedir. H2İYM, karbon içermeyen hidrojen yakıtı sayesinde, yakıt kaynaklı karbon bileşenli zararlı emisyonlar üretmez. Buna karşın en iyileştirilmemiş şartlarda hidrojen-hava yanma reaksiyonları yüksek miktarlarda NOx emisyonu üretebilmektedir. Bu doktora çalışmasında, öncelikle İYM'ler detaylı bir şekilde incelenmiş ve ardından H2İYM teknolojisindeki gelişmeler değerlendirilmiştir. Yapılan araştırmalar, hidrojenin silindir içinde hava ile karışma sürecinin motor performansı, motorun kararlı çalışması ve NOx emisyonları üzerindeki kritik önemini ortaya koymuştur. Bu nedenle, çalışmada 13 litre hacimli bir ağır hizmet tipi İYM'de hidrojen-hava karışım süreci, üç boyutlu hesaplamalı akışkanlar dinamiği ve bir boyutlu sistem simülasyonları ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, hidrojen-hava karışma davranışını açıklamış ve karışım hızını arttıracak yeni piston tasarımları ve yakıt püskürtme stratejileri önermiştir. Bu yeni tasarımların motor performansı üzerindeki etkileri, özgün ölçütlerle ölçülmüş ve bir boyutlu analizlerle iyileştirmelerin verimliliğe etkisi değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Internal combustion engines are the most widely used power sources in both stationary and mobile applications. However, since they primarily operate on carbon-based fuels, they release harmful carbon-containing emissions causing environmental damage and posing risks to human health. While alternative technologies such as battery electric vehicles have been developed to address this issue, they suffer from drawbacks such as high cost, limited range, and dependence on precious metals. Therefore, efforts continue to make mature ICE technology more environmentally friendly. In this field, hydrogen-powered internal combustion engines (H2ICEs) are considered one of the most promising solutions. H2ICEs, thanks to their carbon-free hydrogen fuel, do not produce fuel sourced carbon-containing emissions. However, under non-optimized conditions, hydrogen-air combustion can produce high levels of NOx emissions. In this thesis, ICEs were first examined in detail, and then the developments in H2ICE technology were evaluated. The research revealed the critical importance of the hydrogen-air mixing process inside the cylinder on engine performance, stable operation, and NOx emissions. Therefore, in this study, the hydrogen-air mixing process in a 13-liter heavy-duty ICE was analyzed using three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) and one-dimensional system simulation methods. The results explained the hydrogen-air mixing process dynamics and with that understanding new piston designs were proposed to improve the mixing speed. The effects of these new designs on engine efficiency were evaluated using unique metrics and supported by one-dimensional simulations.
Benzer Tezler
- Impact of electrification on diesel emissions for 13L long-haul trucks
13L uzun yol tırlarında elektrifikasyonun dizel emisyonlar üzerine etkisi
MUSTAFA CANER BULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Crystal structure prediction and ammonia dynamics in strontium ammine complex
Stronsiyum amin kompleksinin kristal yapı tahmini ve amonyak dinamiğinin analizi
MEHMET ÇANKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM TEKİN
- Enjektör valflerinin aşınma karakteristiğine malzeme etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of effect of materials on wear characteristics of injector valves
İSMAİL HARUN TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP PARLAR
- Gemiler için kinematik bir stirling motorunun hareket mekanizmalarının incelenmesi
An investigation on driving mechanisms of the kinematic stirling engine for ships
SERDAR METE
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Seri hibrit uçaklarda bulanık mantık tabanlı elektrik enerjisi yönetiminin incelenmesi
An investigation of fuzzy logic based electric energy management in series hybrid aircraft
MURAT KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK