Çift döngülü yanma odalı dizel motorunun silindir içi akışının incelenmesi
Cold flow analysis of twin swirl combustion chamber in a diesel engine
Yazar: MEHMET SERKAN HORASAN
Danışman: PROF. DR. DOĞAN GÜNEŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada deneysel çalışmalara ışık tutması açısından çift döngülü yanma odalı dizel motorunun silindir içi akışı incelenmiştir. Silindir kafasının tasarımı İ.T.Ü. misafir öğretim üyelerinden Prof. Dr. Refig Mehdiyev'e aittir ve patent ile korunmaktadır. Piston kafası MR-2 modeli olarak da adlandırılmaktadır. Bu tasarım MAN ve Ricardo piston kafalarının avantajlarını bir araya getiren ikinci nesil MR pistonudur. Yapılan çalışmada emme, yakıt püskürtme, karışım oluşumu ve egzoz aşamaları sabit 2500d/d için incelenmiştir. Yanma analize dahil edilmemiştir. Analizde kullanılan emme ve egzoz kanalları MR-1 piston kafası ile birlikte kullanılmış geometrilerdir. CATIA programında motor sisteminin modeli hazır olarak alınmıştır. Bu montajdan gerekli bölgeler ayıklanarak analiz geometrisi elde edilmiştir. Bu geometri ANSYS programına atılarak ağ yapısı için basitleştirmeler yapılmıştır. Basitleştirmelerin ardından analizde kullanılacak dinamikler dikkate alınarak ağ yapısı oluşturulmuş ve uygunluk kontrolleri yapılmıştır. Gerekli görülen bölgelere de iyileştirmeler yapılmıştır. Ağ yapısının uygunluğu teyit edildikten sonra FLUENT programına atılarak akış analizi için gerekli parametreler(sınır koşulları, türbülans modeli, dinamik ağ yapısı, damlacık modeli, karışım malzemeleri, enjeksiyonlar, supap açılma profilleri) tanımlanmıştır. Analizi koşturmadan önce sadece ağ yapısının hareketi kontrol edilmiş ve problemli bölgeler düzeltilmiştir. Analiz, optimum iterasyon sayısı belirlenerek 360 KMA dan 1080 KMA a kadar koşturulmuştur. Basınç ve sıcaklık KMA karşılık çizdirilmiştir. Elde edilen veriler (vektörel hızlar, karışım oluşumu, sıcaklık, basınç) CFD-POST programında görselleştirilmiştir. Çıkan sonuçlar silindir içinde oluşan döngü miktarı açısından incelenmiştir.

Abstract:
In this study, cold flow analysis of a diesel engine with twin swirl combustion chamber is researched to enlighten the experimental studies. The design of the combustion chamber belongs to Prof. Dr. Refig Mehdiyev form I.T.U. and protected by patents. The combustion chamber combines MAN and Ricardo chambers and also called MR-2. It is the second generation of MR pistons. At the study intake, injection, mixture formation and exhaust stages are investigated for constant 2500 rpm. Combustion is not taken into account at the analysis. The intake and exhaust ports at this study are also used at the MR-1 piston head. 3D model of the system is already exists at CATIA environment. The model is transferred to ANSYS to build the mesh model of the geometry with simplifications. After this step the dynamic solution of the analysis is taken into account and the mesh structure is build and checked for dynamic mesh options. At required nodes improvements were made. After the last check, mesh structure is transferred to FLUENT where the required properties (boundary conditions, turbulence model, dynamic mesh options, spray model, mixture material properties, injections, valve open\close profiles) were defined. The dynamic mesh options were checked before running the analysis to be sure of the movement. And adjustments were made according to the problematic faces. The optimum iteration number is set and analysis start between 360 CAD and 1080 CAD. Pressure and temperature is graphed per 1 CAD. The solution data (velocity vectors, mixture preparation, temperature, pressure) is observed according to swirl that is created inside the cylinder at CFD-POST program.