Tek silindirli dizel bir motorda kullanılacak türbülans üretecinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği metodu kullanılarak  girdap ve takla oluşumuna etkisinin analizi
Analysis of turbulence generetor to swirl and tumble production using computational fluid dynamic method in a single cylinder diesel engine
Yazar: FATİH EKMEKCİ
Danışman: DOÇ. DR. TOLGA PIRASACI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Nüfusun artması ile birlikte atmosfere her geçen gün daha çok sera gazı emiyonları salınmaktadır. Atmosfere salınan sera gazı emisyonlarının önemli bir kısmı araçlarda kullanılan içten yanmalı motorlardan kaynaklanmaktadır. Her ne kadar bu sorunun önüne geçebilmek için son yıllarda hibrit ve elektrikli araç teknolojileri ön plana çıksa da, klasik içten yanmalı motorlar günümüzde olduğu gibi yakın gelecekte de hala araçların önemli bir kısmında yer alıyor olacaktır. Bu durum ise içten yanmalı motorlardan kaynaklı emisyonların azaltılmasına yönelik tedbirlerin bir süre daha önemli bir mühendislik çalışma alanı olarak kalacağını göstermektedir. Bu çalışmada tek silindirli dizel bir motorun emme manifolduna yerleştirilecek farklı geometrilerdeki türbülans üreteçlerinin (türbülatör), silindir içerisine giren hava hareketini ve silindir içerisindeki girdap oluşumlarını nasıl değiştireceği incelenmiştir. Silindir ve manifold geometrileri hazırlanarak emme manifolduna farklı şekillerde türbülans üreteçleri konumlandırılmıştır. Hesaplamalı akışkanlar
dinamiği analizleri ANSYS ve FLUENT programlarında gerçekleştirilmiştir. Analizler 1000 dev/dak, 2000 dev/dak ve 3000 dev/dak olmak üzere 3 farklı motor devir hızı esas alınarak gerçekleştirilmiştir. Analizler sonunda silindir içerisindeki
yanma veriminin önemli göstergelerinden olan girdap ve takla oranları hesaplanmış ve farklı çalışma şartları altında farklı geometrilerdeki değişimi grafiklerle gösterilmiştir. Silindir içerisindeki farklı kesitlerde elde edilen türbülans kinetik enerjileri karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda emme manifolduna türbülatör yerleştirilmesi sonucunda silindir içerisinde girdap ve takla oranlarının iyileştiği ve bu sayede yanma veriminin yükselerek kirletici emisyonların da azaltılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
With the increase in population, more and more greenhouse gas emissions are released into the atmosphere every day. A significant part of the greenhouse gas emissions released into the atmosphere originates from the internal combustion engines used in vehicles. Although hybrid and electric vehicle technologies have come to the forefront in recent years in order to prevent this problem, the use of the classic internal combustion engine will still be a major part of the vehicles in the near future as it is today. This shows that the measures to reduce emissions from internal combustion engines will remain an important engineering field for a while. In this study, it has been investigated how turbulence generators (turbulator) with different geometries placed in the intake manifold of a single-cylinder diesel engine will change the air movement entering the cylinder and the vortex formations in the cylinder. Cylinder and manifold geometries were prepared and turbulence generators in different shapes were positioned on the intake manifold. Computational fluid dynamics analyzes were performed in ANSYS and FLUENT programs. Analyzes were carried out based on 3 different engine speed: 1000 rpm, 2000 rpm and 3000 rpm. At the end of the analysis, the swirl and tumble ratios, which are important indicators of combustion efficiency in the cylinder, were calculated and the changes in different geometries under
different operating conditions were shown with graphics. The turbulent kinetic energies obtained at different sections in the cylinder were compared. As a result of the study, it has been shown that as a result of placing a turbulator on the intake manifold, the swirl and tumble ratios in the cylinder are improved, and thus, the combustion efficiency can be
increased and pollutant emissions can be reduced.