Pistonlu motorların silindirleri içerisindeki gaz akışlarının emme stoku boyunca sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Pistonlu Motorların Silindirleri İçerisindeki Gaz Akışlarının Emme Stroku Boyunca Sayısal Olarak İncelenmesi İçten yanmalı pistonlu motorların çalışması sırasında meydana gelen çeşitli olayların yapısı oldukça karmaşıktır. Motorların karmaşık geometrik yapılan içinde aynı anda bir çok fiziksel süreç meydana gelmekte ve bunlar birbirlerini etkilemektedir. Bu süreçlerden motor silindirleri içerisindeki akış olayı; türbülans üretimi, yakıt-hava karışımı ve yanma olayları üzerinde önemli bir rol oynar ve motor performansım Önemli düzeyde etkiler. Günümüzde motor tasarımcıları içten yanmalı motorların ısıl verimini artırmaya ve istenmeyen eksoz emisyonlarını azaltmaya çalışmaktadırlar. Çalışmalar, akışın çok-boyutlu olarak tahmin edilmesini gerektirmektedir. Ancak deneysel teknikler deneme-yanılma yöntemine dayanmakta; oldukça zaman alıcı ve pahalı olmakta ve edinilen bilgiler çok sınırlı düzeylerde kalmaktadır. Bu nedenle tasarımcılar, motor silindiri içerisindeki olayları tahmin etmede sayısal yöntemlere büyük umutlar bağlamışlardır. Son zamanlarda silindir içi akışkan hareketlarinin hesaplanmasında çok-boyutlu matematiksel modellerin kullanılmasına eğilim gittikçe artmaktadır. Bununla birlikte, şu ana kadar bu tür az sayıda çalışmanın deneysel verilerle kapsamlı olarak karşılaştırılması yapılmıştır. Sunulan çalışmanın konusu; pistonlu motorlarda emme stroku boyunca silindir içerisindeki akışın sayısal olarak incelenmesidir. Bu amaçla k-t türbülans modeli ve "duvar kanunları" sınır koşullarının kullanıldığı bir bilgisayar programı geUştirilmiştir. Akışı gösteren diferansiyel denklemlerin sayısal çözümünde "sonlu kontrol hacmi" yaklaşımı ve Patankar taralından geliştirilmiş olan SIMPLE algoritması kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar Gosman ve arkadaşları taralından yapılmış olan sayısal çalışmalarla ve ayrıca Morse taralından yapılmış olan ölçümlerle karşılaştırılmış ve ilerideki çalışmalar için ümit verici oldukları görülmüştür. Sonuçlarda ortaya çıkan bazı uyuşmazlıkların tam olarak bilinmeyen sınır koşullarından ve/veya kullanılan türbülans modelinin yetersizliklerinden kaynaklandığı düşünülmektedir.