Bir Buji Ateşlemeli Motorun Egzoz Sisteminin Termal Performasının CFD ve Deneysel Analizi

Yıl 2013, Cilt: 33 Sayı: 2 - Cilt: 33 Sayı: 2, 89 - 99, 01.06.2013

Mesut Durat Zekeriya Parlak Murat Kapsız Adnan Parlak Ferit Fıçıcı

Öz

Benzinli bir motorların katalitik dönüştürücüleri egzos sıcaklığı 200 oC’yi aştığında devreye girer.. İlk çalıştırmada HC değerleri katalitik dönüştürücü bu sıcaklığa ulaşana kadar önemli oranda yüksek olacaktır. katalitik dönüştürücünün bu sıcaklığa erişmesi gerekli olan optimum konum ve zaman hayati bir öneme sahiptir. Egzoz gazı ve egzoz borusunun iç duvarı arasındaki etkileşimin iyi anlaşılması gerekmektedir. Bu etkileşim akışkanlar dinamiği ve ısı transferi denklemleri temelinde zamana ve konuma bağlı olarak numerik olarak hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada üç boyutlu zamana bağlı bir CFD analizi tüm egzoz borusu için gerçekleştirildi. CFD analizi sonuçları aynı egzoz için yapılan deneysel verilerle iyi bir uyum gösterdi. Aynı zamanda bir optimal katalitik dönüştürücü konumu gerçekleştirilen bu zamana bağlı CFD analizi ile belirlendi. Isı transferi olayı da literatürde verilen Nusselt sayısı bağlantıları kullanılarak analitik olarak araştırıldı. Analitik sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırıldı ve her bir bağıntı Reynolds sayılarının farklı aralıkları ile uyumlu olacak şekilde sonuçlar verdi

Anahtar Kelimeler

Egzoz borusu, Katalitik Dönüştürücü, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, CFD, Isı Transferi Analizi

CFD and Experimental Analysis on Thermal Performance of Exhaust System of a Spark Ignition Engine

Öz

Catalysts of a gasoline engine become active when the exhaust temperature exceeds 200 oC. Cold start HCs are extremely high until catalysts reach the light-off temperature. Determination of optimum place and necessary time of the catalyst to reach this temperature is of vital importance. Interaction between exhaust gas and inner wall, along with the exhaust pipe needs to be well-understood. The interaction can be computed by numerical solutions based on fluid dynamics and heat transfer equations depending on time and location. In the study, three-dimensional transient CFD analysis has been performed for the whole exhaust pipe. The results of CFD analysis was in very good agreement with those of experimental data. Also, an optimal catalyst location was determined by the CFD analysis performed in transient regime. Heat transfer phenomena were also investigated analytically using different Nusselt number correlations given in the literature. Analytic results were compared with those of the experimental data. Each correlation gave reasonable results with different range of Reynolds number

Anahtar Kelimeler

Exhaust Pipe, Catalyst, Computational Fluid Dynamics, CFD, Heat Transfer Analysis