Piston bowl geometry optimization over a v-16 heavy duty diesel engine - Özkara, Murat (My University, 2019)
ÖZETV-16 AĞIR HİZMET DİZEL MOTORUNDA PİSTON YÜZEY GEOMETRİSİNİN OPTİMİZASYONUİçten yanmalı motorların termodinamik performansını iyileştirmek için geçmiş yıllardan günümüze birçok yenilik uygulanmıştır. Günümüzdeki ticari dizel motorlardan istenen yüksek performansla birlikte düşük emisyon oranları motorların tasarımını gitgide zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada direkt enjeksiyonlu sıkıştırma ateşlemeli V-16 ağır hizmet motoru üzerinde, piston yüzey geometrisi ve temel yakıt enjeksiyon parametlerini kullanarak, CFD yanma simülasyonları ve optimizasyon aracılığı ile motorun mevcut performansını koruyup daha düşük yakıt tüketimi sağlaması amaçlanmıştır. Bu çalışma esnasında optimizasyon programına BMEP ve PFP değerleri hedef değerler olarak tanımlandı. Optimizasyon girdisi olarak ise yakıt enjeksiyon basıncı, enjeksiyon başlangıç zamanı ve enjeksiyon süresi değerleri alt ve üst limit değerleri tanımlanarak sMOGA optimizasyon algoritmasında kullanıldı. Bu çalışma esnasında her bir CFD simülasyonun performans çıktıları ile NOx ve kurum sonuçlarıda elde edilerek optimizasyon esnasında tasarımlara ait emisyon değerinin değişimi incelenmiştir. Bu sayede optimizasyon sonucunda istenen hedef performans değerini elde etmiş birden çok piston yüzey tasarımı içinden en düşük emisyon değerine sahip olan tasarımın elde edilmesi sağlandı.

ABSTRACTPISTON BOWL GEOMETRY OPTIMIZATION OVER A V-16 HEAVY DUTY DIESEL ENGİNEMany innovations have been applied from the past years to the present day in order to improve the thermodynamic performance of internal combustion engines. Today's high performance and low emission rate demands for commercial diesel engines make difficult to design engine process. In this study, it is aimed to maintaining the current performance of the engine and achieving lower fuel consumption relative to original design by using computational fluid dynamics (CFD) combustion simulations and optimization on a V-16 heavy duty direct injection compression ignition diesel engine.During this study, break mean effective pressure (BMEP) and peak firing pressure (PFP) values were defined as target values in the optimization program. As the optimization input, piston bowl geometry parameters, fuel injection pressure, start of injection time and injection duration values were used in the surrogate multi objective genetic algorithm (sMOGA) by defining lower and upper limit values.During optimization, NOx and soot results were evaluated as performance outputs of each CFD simulation and the variation of the emission values of the designs was investigated during the optimization. Thus, as a result of optimization, the design with the lowest emission value was obtained from multiple piston bowl designs which have achieved the desired target performance value.
Keywords: Combustion Modelling; Diesel motor; Dizel motor; HAD; Makine mühendisliği; Mechanical engineering; Optimizasyon; Optimization; Piston Bowl Design; Piston Yüzeyi Tasarımı; Yanma Modellemesi CFD