Bir otomobil egzost sistem performansının sayısal incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında gerçek bir otomobil egzost sisteminin sayısal akışkanlar mekaniği (SAM) ile üç boyutlu akış ve ısı transfer analizleri gerçekleştirilmiş, oluşan basınç kaybının motor çalışma aralığına karşılık gelen Reynolds sayılarındaki değişimi ve ısı transfer karakteristiği incelenmiştir. Üç boyutlu gerçek bir egzost sistemi üzerinde motor performansı, yakıt ekonomisi ve emisyon oranlarını etkileyen fiziksel olaylar araştırılmıştır. Gerçek egzost sistemi için yapılan analizlere ilave olarak, basit genişleme odalı dairesel kesitli susturucular için yapılan sayısal akışkanlar mekaniği hesaplamalarıyla, susturucu çap oram ve boyunun akış alam ve basınç kaybı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Dairesel kesitli basit genişleme odalı susturucu modelinin bir diğer özelliği de hem ani genişleyen hem de ani daralan kesitlerin birlikte bulunmasıdır. Bu alanda yapılan çalışmalar ya sadece ani genişleyen veya sadece ani daralan kesitlerdeki akış üzerine yoğunlaşmıştır. Bu tez çalışmasında ise her iki ani kesit değişikliğinin birbirlerine olan etkileri de dikkate alındığından, yapılan çalışmalara farklı bir boyut kazandırmaktadır. Susturucu bazında yapılan çalışmalar, farklı iç konfugurasyonlara sahip susturucu tiplerini de kapsayacak şekilde genişletilerek akış alam ve basınç kaybım etkileyen tasarım parametreleri belirlenmiştir.During this study, three-dimensional flow and heat transfer analyses of a real exhaust system which is used on a passenger car have been performed using a Computational Fluid Dynamics (CFD) method, based on control volume approach, in order to investigate the pressure loss and heat transfer characteristics corresponding to Reynolds numbers variation of engine operating range. The main aim is to investigate the effects of the physical phenomenas on the engine performance, fuel economy and emission rates on a real exhausts system and to extract design parameters. In addition to analyses of the real exhaust system, several CFD calculations have been performed on a circular cross-sectional sudden expansion chamber in order to determine the effects expansion ratio and expansion length on the flow field and pressure losses. Another one of the important characteristic of the circular cross- sectional sudden expansion chamber is that it contains both sudden expended and sudden contracted section in the same system with a finite length. Although most of the general published works is concentrated only on flow of either sudden expended or sudden contracted section options, this study takes into account both of two section together. The work that has been carried out during this study is of great importance for the effect of two sudden section variations over each other. This thesis based mainly on the sudden expansion chamber analyses are expanded to effects of the design parameters on flow field and pressure loss for the various commonly used silencer types with different configurations.