Sayısal Simülasyonla Dizel Motorda Kirletici Oluşum Tahmini

Yıl 2013, Cilt: 28 Sayı: 1, 0 - , 21.02.2014

Altin Dorri

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

• Amsden, A. A., O'Rourke, P. J. and Butler T. D.,
• “KIVA II: A Computer Program for Chemically
• Reactive Flows with Sprays. Los Alamos National
• Laboratory Report, LA-11560-MS. Los Alamos,
• NM”, USA. 1989.
• Bracco, F.V., “Modeling of Engine Spray”, SAE
• Trans., 94, 144-167., 1985.
• Correa, C., “Combustion Simulations Diesel
• Engines Using Reduced Reaction Mechanism”. PhD
• Thesis, University of Heidelberg”, Heidelberg. 2000.
• Merker, G., Schwarz, Ch., Stiesch G. and Otto,
• F., “Simulating Combustion and pollutant formation”,
• Springer, Germany. 2006.
• Naydenova, I. I., “Soot Formation Modeling
• During Hydrocarbon Pyrolysis and Oxidation Behind
• Shock Wave”. PhD. Thesis, University of
• Heidelberg, Heidelberg. 2007.
• Ogink, R., “Computer Modelling of HCCI
• Combustion, Ph.D. Thesis, Chalmers University of
• Technology”, Göteborg, Sweden. 2004.
• Ravi, A., “CFD Simulation of Combustion
• Using Automatically Reduced Reaction Mechanisms:
• A Case for Diesel Engine”. PhD Thesis, University
• of Heidelberg”, Heidelberg. 2007.
• Yakhot, V. and Orzag, S. A., “Renormalization
• Group Analysis of Turbulence. I. Basic Theory”,
• Journal of Scientific Computing, 1, 3. 1986.
• Zeldovich, Y. B., “The oxidation of nitrogen in
• combustion and explosions”, Acta Physiochimica,
• , 577-628.”, 1946.
• Özsezen, A.N. and Çanakcı, M., “Performance
• and combustion in a direct injection diesel engine
• fuelled with waste palm and canola oil methyl esters”.
• J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Vol 24, No 2, 275-
• , 2009.
• Karel, A., “Exhaust emission behaviours at
• diesel engines”. J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ. Vol
• , No 1, 71-90, 1997.
• Dorri, A., “Numerical simulation of thermo-fluid
• dynamics fiels and prediction of pollutants formation
• in Diesel engines through CFD software”. PhD
• Thesis, Polytechnic University of Tirana, Tirana.
• -
• Labs, J. E. and Parker, T. E., “A Comparison of
• Single Shot Diesel Spray Combustion Emissions with
• Trends Predicted by a Conceptual Model,
• Combustion Science and Technology, 179,1159-
• ”, 2007.