Sayısal Simülasyonla Dizel Motorda Kirletici Oluşum Tahmini

Öz

Bu çalışmada Dizel bir motorun yanma odasındaki termo-akışkan dinamiği alanını (hız, basınç, sıcaklık) araştırmak amacıyla Hesaplamalı Akışkan Dinamiği (HAD) kodları sayesinde sayısal teknik kullanıldı. Diğer bir önemli amaç, bu motorların yanma prosesindeki kirletici oluşumunun tahmin edilmesi ve modellenmesinin olabilirliğinin belirlenmesidir. Matematiksel model; kütle, momentum ve enerjinin korunumu denklemlerine
dayanır (Favre-Averaged Navier-Stokes denklemleri). Bu denklem takımlarını yaklaştırmak için, ayrıca hal bağıntı denklemleri, Yeniden Normalleştirilmiş Grup Teorisi (RNG), k-epsilon türbülans modeli ve sprey mekanizması modeli eklenmiştir. Bu Diesel motordaki prosesler termo-akışkan doğasının yanı sıra kimyayı da içermesinden dolayı, hem kimyasal tepki simülasyonu hem de kirleticilerin kimyasal modeli için özel bir ilgi söz konusudur. NOx oluşumu Zeldovich mekanizmasıyla tahmin edilir. İs oluşumu; çekirdeklenme, yüzey büyümesi, koagülasyon ve oksitlenme prosesine bağlıdır. Simülasyon sonuçları gösteriyor ki; is oluşumu yakıt bakımından
zengin ve nispeten düşük sıcaklığa sahip bölgelerde görülüyorken, termal NOx yüksek sıcaklıklarda stokiyometrik karışım oranında görülür.

Anahtar Kelimeler

• Dizel motor, HAD, kirletici, modelleme, türbülans.

Kaynakça

1. Amsden, A. A., O'Rourke, P. J. and Butler T. D.,
2. “KIVA II: A Computer Program for Chemically
3. Reactive Flows with Sprays. Los Alamos National
4. Laboratory Report, LA-11560-MS. Los Alamos,
5. NM”, USA. 1989.
6. Bracco, F.V., “Modeling of Engine Spray”, SAE
7. Trans., 94, 144-167., 1985.
8. Correa, C., “Combustion Simulations Diesel

9. Engines Using Reduced Reaction Mechanism”. PhD
10. Thesis, University of Heidelberg”, Heidelberg. 2000.
11. Merker, G., Schwarz, Ch., Stiesch G. and Otto,
12. F., “Simulating Combustion and pollutant formation”,
13. Springer, Germany. 2006.
14. Naydenova, I. I., “Soot Formation Modeling
15. During Hydrocarbon Pyrolysis and Oxidation Behind
16. Shock Wave”. PhD. Thesis, University of
17. Heidelberg, Heidelberg. 2007.
18. Ogink, R., “Computer Modelling of HCCI
19. Combustion, Ph.D. Thesis, Chalmers University of
20. Technology”, Göteborg, Sweden. 2004.
21. Ravi, A., “CFD Simulation of Combustion
22. Using Automatically Reduced Reaction Mechanisms:
23. A Case for Diesel Engine”. PhD Thesis, University
24. of Heidelberg”, Heidelberg. 2007.
25. Yakhot, V. and Orzag, S. A., “Renormalization
26. Group Analysis of Turbulence. I. Basic Theory”,
27. Journal of Scientific Computing, 1, 3. 1986.
28. Zeldovich, Y. B., “The oxidation of nitrogen in
29. combustion and explosions”, Acta Physiochimica,
30. , 577-628.”, 1946.
31. Özsezen, A.N. and Çanakcı, M., “Performance
32. and combustion in a direct injection diesel engine
33. fuelled with waste palm and canola oil methyl esters”.
34. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Vol 24, No 2, 275-
35. , 2009.
36. Karel, A., “Exhaust emission behaviours at
37. diesel engines”. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Vol
38. , No 1, 71-90, 1997.
39. Dorri, A., “Numerical simulation of thermo-fluid
40. dynamics fiels and prediction of pollutants formation
41. in Diesel engines through CFD software”. PhD
42. Thesis, Polytechnic University of Tirana, Tirana.
43. -
44. Labs, J. E. and Parker, T. E., “A Comparison of
45. Single Shot Diesel Spray Combustion Emissions with
46. Trends Predicted by a Conceptual Model,
47. Combustion Science and Technology, 179,1159-
48. ”, 2007.