Christiansen, Caspar Ask

Krav om at nedbringe brændstof forbrug og sundhedsskadelige emissioner fra forbrændingsmotorer har været støt stigende i de seneste år. For at imødegå disse krav, er det ønskværdigt for motorproducenterne at have forbedrede modeleringsværktøjer for dieselforbrændingsprocesserne. Et meget vigtigt aspekt i denne sammenhæng er, at bestemme temperaturfordelinger i og omkring forbrændingskammeret, eftersom de er yderst vigtige for at kunne bestemme grænsebetingelser i de detaljerede computermodeller af de kemiske og fysiske processer i forbrændingskammeret. Ydermere er denne information om temperaturfordelingen meget brugbar til validering af motorsimuleringer. I dette studie blev anvendt en specielt designet temperaturføler til at måle dynamiske overfladetemperaturer. Design og fabrikation af det specielle termoelement er beskrevet, samt responstests og usikkerhedsestimater. En række eksperimenter blev udført ved del-last (25%, 30% and 50% last) i en MAN Diesel &amp; Turbo SE forsøgsmotor og viser lovende resultater for videre undersøgelser af temperaturforholdene og varmeflux i store to-takts dieselmotorer. Varmeflux blev beregnet ved brug af både en analytisk og en numerisk metode og resultaterne blev efterfølgende sammenlignet. Mere specifikt kan nævnes, at den analytiske metode er baseret på en 1-D antagelse og benytter Fourierrækker til at løse varmetransportligningerne. En numerisk 1-D model baseret på ”finite differences” i en Crank Nicholson tidsbeskrivelse blev også anvendt. Størrelsen af pertuberingerne af temperaturfelterne omkring placeringen af termoelementerne blev undersøgt ved brug af en numerisk 3-D beregningsmodel i STAR-CD.Generelle trends er observeret fra temperaturmålingerne i det begrænsede del-last område. Disse indbefatter blandt andre: lokal stigning i middeltemperatur og middel overflade varmeflux som følge af en stigning i last, stigning i maximal varmeflux som følge af aftagende last og en mulig indikation af stigende tykkelse af aflejringer på overfladen som følge af en stigning i last.Demands on reducing the fuel consumption and harmful emissions from the compression ignition engines (diesel engines) have been continuously increasing in recent years. To comply with this, better modeling tools for the diesel combustion process are desired from the engine developers. A very important aspect is determining the temperature distributions in and around the combustion chamber since they are important for determining the boundary conditions of the detailed computer models of the chemical and physical processes in the engine cylinder. Furthermore, the temperature information is very useful for validation of engine simulations. In this work, a special designed thermocouple is used to measure surface temperatures. The design and fabrication of the special thermocouple is described, along with response tests and uncertainty estimates. A series of experiments at part load conditions (25%, 30% and 50% load) was performed on a MAN Diesel &amp; Turbo SE test engine, which shows very promising results for further investigations of dynamic temperature and heat flux in large bore engines. Instantaneous heat flux is derived using both an analytical and a numerical model and compared. More specifically, the analytical method is based on a one-dimensional assumption and utilizes Fourier series. A 1-D numerical model based on finite differences in a Crank Nicholson time scheme is also used. The magnitude of the perturbations of the temperature fields around the location of the thermocouples was investigated by computer simulations using a 3-D numerical finite volume model made in STAR-CD. General trends are observed from the temperature measurements in the limited part load range. These include among others: local increase in mean surface temperature and mean surface heat flux with increasing load, increase in peak surface heat flux with decreasing load and possible indication of an increase in wall deposit layer thickness with increasing load

Online Research Database In Technology

Heat Transfer in Two-Stroke Diesel Engines for Large Ship Propulsion

http://orbit.dtu.dk/ws/files/52914270/Thesis_Caspar_Ask.pdf

Heat Transfer in Two-Stroke Diesel Engines for Large Ship Propulsion

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology