Hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile dizel motorlarında emisyon oluşumu ve azaltılmasının modellenmesi
Özet
Bu çalışmada, özellikle ağır vasıta dizel motorunda azot oksit (NOx) ve is (C(s)) emisyonlarının oluşumu ve azaltılması, Sayısal Akışkanlar Dinamiği (CFD) modellemesi yardımıyla incelenmektedir. KIVA-3VR2 ve CHEMKIN-II paketi modelleme için kullanılmıştır. Chalmers University of Technology’de geliştirilen n-heptan ve toluen karışımından oluşan dizel yakıt modeli (Disesel Oil Surrogate, DOS), türbülans/yanma etkileşimin içini kısmi karışımlı reaktör modeli (Partially Stirred Reactor, PaSR), detaylı reaksiyon mekanizması ve geliştirilmiş demet modeli KIVA-3VR2'ye uyarlanmış ve modellemeler gerçekleştirilmiştir. Dizel yakıt modeli ve reaksiyon mekanizması sabit hacimli bomba deneylerinde, değişik basınç ve hava fazlalık katsayısı (HFK, l), değerleri için, sıcaklığa bağlı tutuşma gecikmesi (TG) esas alınarak doğrulanmıştır. Sonraki aşamada Volvo D12C ağır vasıta dizel motorunda 18.5 ve 14.0 sıkıştırma oranları, farklı yük, püskürtme zamanı değerleri ve egzoz gazı geri dönüşü (EGR) oranları için modelleme çalışmaları yapılarak deney verileri ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, silindir içi basınç ve sıcaklık değerleri, ısı açığa çıkış hızı ve yanma verimi deney sonuçlarıyla uyumludur. NOx ve is emisyonları eğilim olarak deney sonuçlarıyla uyumludur ancak nicel olarak geliştirmeye ihtiyaç vardır. Emisyonlardaki farklılığın nedeni olarak, modelleme için kullanılan detaylı reaksiyon mekanizmasındaki is yanması, NOx ve CO oluşum reaksiyonları arasındaki çok hassas ve birbirini etkileyen dengenin henüz tam olarak sağlanamamış olması gösterilebilir. Bu konuda geliştirmeye ihtiyaç duyulmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Dizel motoru, modelleme, NOx-is emisyonları.
Tam Metin: PDF