Bir içten yanmalı motorda piston soğutma galerisi tasarımının ısı transferi üzerine etkisinin nümerik analizi
Numerical analysis of the effect of piston cooling gallery design on heat transfer in an internal combustion engine
Yazar: REFİK ÇEVİRME
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖVÜN IŞIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı geçişi = Heat transfer ; Motor pistonu = Motor piston ; Termal analiz = Thermal analysis ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
İçten yanmalı motorlar insan hayatını kolaylaştıran önemli makinelerdir. İçten yanmalı motorlarda, yakıt hava ile karıştırılarak yanma odası adı verilen bir hacimde yakılır ve bu yanmanın etkisiyle oluşan ısı enerjisi mekanik enerjiye çevrilir. Yanma sonucu meydana gelen yüksek basınç ile piston harekete geçer. Pistonun doğrusal hareketi biyel kolu vasıtasıyla dairesel harekete çevrilerek krank miline aktarılır. İçten yanmalı motorlar her geçen gün performans olarak gelişmekte ve daha yüksek güç yoğunluklu motorlar üretilmektedir. Bununla birlikte sıkı emisyon ve yakıt ekonomisi standartları otomotiv üreticilerini çevreci motorlar üretmeye zorlamaktadır. Üreticiler bu standartlara uygun motorlar üretirken aynı zamanda performansı düşürmemek için çeşitli çalışmalar yapmaktadırlar. Bu çalışmaların en önemlilerinden biri termal yönetimin geliştirilmesidir. Termal yönetimin geliştirilmesi için yanma süreci boyunca yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalan içten yanmalı motor pistonlarının iyi bir şekilde soğutulması önemli bir husustur. 
Bu çalışmada; bir içten yanmalı motor pistonunun kafa bölgesinde bulunan soğutma galerisi için farklı tasarımlar kullanılarak tasarım farklılıklarının piston soğutması üzerine etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda farklı soğutma galerisi tasarımları için bir içten yanmalı motor pistonunun termal analizleri gerçekleştirilmiş ve her bir tasarımın analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca analiz sonuçları literatürde yer alan ısı transfer oranları ile karşılaştırılarak uygunluğu doğrulanmıştır.

Abstract:
Internal combustion engines are important machines that make human life easier. In internal combustion engines, the fuel is mixed with the air and burned in a volume called as combustion chamber and the heat energy generated is converted into mechanical energy by this combustion process. The piston is actuated by high pressure resulting from the combustion. The linear motion of the piston is converted into the circular movement by the connecting rod and transmitted through the connecting rod to the crankshaft. Internal combustion engines are developing day by day and higher power density engines are produced. Besides, strict standards of emission and fuel economy are forcing automotive manufacturers to produce environment-friendly engines. While manufacturers produce engines in accordance with these standards, they also do various studies in order not to reduce performance. One of the most important of these studies is the development of thermal management. Good cooling of internal combustion engine pistons which are exposed to high pressures and temperatures during the combustion process is an important consideration for the development of the thermal management.
In this study; it is aimed to investigate the effect of design differences on piston cooling by using different designs for the cooling gallery located in the head region of an internal combustion engine piston. For this purpose, thermal analysis of an internal combustion engine piston was performed for different cooling gallery designs and the results of the analysis of each design were compared. In addition, the results of the analysis were compared with the heat transfer ratios in the literature.