Computational fluid dynamics analysis of a dual-fuel engine intake manifold

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Kaario, Ossi
dc.contributor.author Peltonen, Petteri
dc.date.accessioned 2016-08-26T09:02:22Z
dc.date.available 2016-08-26T09:02:22Z
dc.date.issued 2016-08-22
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/21580
dc.description.abstract In this thesis, the flow field in an intake manifold of a premixed 4-cylinder dual-fuel tractor engine is studied by means of Computational Fluid Dynamics (CFD). In the dual-fuel engine considered in the present thesis, low-reacting natural gas (methane) is injected to the intake manifold. The natural gas in the engine is ignited by diesel, which is injected directly to the cylinders. To ensure efficient combustion process, the injected methane should be both equally distributed between the cylinders and well mixed with the intake air. Both steady state and transient Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) simulations are carried out in the thesis. First, the distributions of methane and air are studied with the current methane injection position. Then, the injection position is altered in a way that the distributions are more even while keeping the current injection position as a reference point. These simulations are carried out in steady state and solely with STAR-CCM+ simulation software. The transient simulations are used to confirm the observations of the steady state simulations with boundary conditions better describing real engine conditions. With respect to methane distribution, the results of the transient simulations correspond reasonably well with the steady state results showing a more even distribution of methane with the changed injection position. In the transient simulations STAR-CCM+ is coupled with a one-dimensional engine simulation software GT-POWER. The transient simulation results also show a formation of secondary flow structures near the methane injection, which are affected by the injection position and have an impact on the methane mixing in the intake manifold. en
dc.description.abstract Tässä työssä tutkitaan traktorin nelisylinterisen kaksoispolttoainemoottorin imusarjan virtauskenttää laskennallisen virtausmekaniikan (eng. Computational Fluid Dynamics, CFD) avulla. Kyseisessä moottorissa imusarjaan ruiskutetaan biokaasua (metaania), joka sytytetään sylintereille ruiskutettavan dieselin avulla. Tehokkaan palamisen kannalta, imusarjaan ruiskutetun metaanin tulee olla tasaisesti jakautunut kaikille sylintereille sekä hyvin sekoittunut moottorin imuilmaan. Tässä työssä tehdään sekä tasapainotilan, että aikariippuvia Reynolds-keskiarvotettuja Navier-Stokes (eng. Reynolds-averaged Navier-Stokes, RANS) simulointeja. Ensin tarkastellaan imuilman sekä imusarjaan ruiskutetun metaanin jakaumaa imusarjan nykyisin käytössä olevalla metaanin ruiskutuskohdalla. Tämän jälkeen ruiskutuskohtaa muutetaan siten, että jakaumat ovat tasaisempia, verraten tuloksia nykyisen geometriaan tuloksiin. Näissä simuloinneissa käytetään tasapainotilan laskentaa STAR-CCM+ simulointiohjelmalla. Aikariippuvia simulointeja käytetään varmistamaan tasapainotilan simuloinneissa tehtyjä huomioita paremmin todellisuutta kuvaavilla reunaehdoilla. Metaanin jakautumisen kannalta aikariippuvien ja tasapainotilan simulointien tulokset vastaavat hyvin toisiaan, näyttäen tasaisemman metaanijakauman injektiokohtaa muuttamalla. Aikariippuvat simuloinnit tehdään kytkemällä STAR-CCM+ yksiulotteiseen moottorisimulointiohjelmaan GT-POWER:iin. Aikariippuvissa simulointien tulokset myös osoittavat, että metaanin injektiokohdan läheisyyteen syntyy virtausrakenteita, jotka riippuvat injektiokohdasta ja vaikuttavat metaanin sekoittumiseen imusarjassa. fi
dc.format.extent 53+9
dc.language.iso en en
dc.title Computational fluid dynamics analysis of a dual-fuel engine intake manifold en
dc.title Kaksoispolttoainemoottorin imusarjan virtausanalyysi fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Insinööritieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword intake manifold en
dc.subject.keyword simulation en
dc.subject.keyword CFD en
dc.subject.keyword dual-fuel en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201608263036
dc.programme.major Energiatekniikka fi
dc.programme.mcode K3007 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Vuorinen, Ville
dc.programme Energia- ja LVI-tekniikan koulutusohjelma fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account