DÖRT SİLİNDİRLİ BİR İÇTEN YANMALI MOTORUN EGZOZ MANİFOLDUNA UYGULANAN ÇUKUR GEOMETRİSİNİN AKIŞ PERFORMANSINA ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Biçer B., Birol Ş., Altınkurt M. D., Çanakcı M.

10. Uluslararası Mühendislik Bilimleri ve Multidisipliner Yaklaşımlar Kongresi, İstanbul, Türkiye, 6 - 07 Aralık 2025, ss.1-8, (Tam Metin Bildiri)

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: İstanbul
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1-8
  • Kocaeli Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Otomotiv sektörü üzerinde yapılan araştırma ve geliştirme faaliyetlerinde kullanılan hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi yazılımları, modern test faaliyetleriyle karşılaştırıldığında zaman ve maliyet açısından iyi bir alternatif çözüm sunmaktadır. Sunmuş olduğu çözümler sayesinde özellikle motor performansı alanında ciddi yenilikler ve buna bağlı olarak verim artışı alanında önemli bir potansiyel oluşmuştur. Dört silindirli dört zamanlı bir içten yanmalı motorda, silindir içini hava ile daha verimli doldurmak, volümetrik verimi ve yanma verimini etkileyen önemli bir parametredir. Benzer şekilde, egzoz manifoldlarında egzoz geri basıncı veya palsler arası etkileşimden kaynaklı resirkülasyonun (örn. 1-3-4-2 ateşleme sıralı bir motorda 1. silindirden 3. silindire egzoz gazı resirkülasyonu) etkisi motor verimi ve performansında ciddi kayıplara yol açabilmektedir. Söz konusu çalışmada, içten yanmalı motora ait bir emme manifoldu iç çeperlerine golf topu yüzeyine benzer şekilde uygulanan çukur geometrisinin, içerde yarattığı hava akışı karakterine etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği teknikleri kullanılarak ANSYS-Fluent üzerinden incelenmiş ve çıkarılan sonuçlar aynı manifold geometrisinin çukursuz haliyle yapılan analiz sonuçlarındaki akış davranışlarıyla karşılaştırılarak; özellikle basınç ve enerji kaybı olmak üzere, türbülans kinetik enerjisi, eddy yapılar üzerindeki değişim, geometri yapısına bağlı olarak oluşan sürtünme kaybı incelenmiştir. Analiz, tek fazda sıkıştırılamaz akış üzerinden gerçekleştirilmiş ve tetragonal tip ağ yapısı kullanılarak en optimum sayısal ayrıklaştırma teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar çeşitli grafikler ve renk kontürleriyle desteklenmiş ve ilgili sonuç bölümünde sunulmuştur. Çıkarılan sonuçlara göre aynı akış şartı altında çukurlu geometride sürtünme kuvvetinde büyük oranda azalma meydana gelmiş ve buna bağlı olarak boru çeperlerine yapılan basınç da büyük oranda azalmıştır. Çalışmanın özgün konusu dikkate alınarak bu alandaki literatüre katkı sunması hedeflenmiştir.

When compared to modern testing practices, computational fluid dynamics techniques and tools used in automotive research and development offer a good alternative solution in terms of time and cost. These solutions have created significant potential for critical innovations, particularly in engine performance and, consequently, increased efficiency. In a four-cylinder, four-stroke internal combustion engine, the removal of exhaust gases from the cylinders is a key factor affecting both engine efficiency and combustion efficiency. In particular, the effects of recirculation due to possible exhaust back pressure or pulse-to-pulse interaction (e.g., exhaust recirculation from cylinder 1 to cylinder 3 in an engine with a 1-3-4-2 firing order) can lead to significant losses in engine efficiency and performance. In this study, the effect of a dimple geometry applied to the inner walls of an exhaust manifold of an internal combustion engine, similar to the surface of a golf ball, on the airflow character created inside was investigated using computational fluid dynamics techniques on ANSYS-Fluent and the obtained results were compared with the flow behaviors in the analysis results of the same manifold geometry without dimples. Especially pressure and energy loss, turbulent kinetic energy, change on eddy structures, friction loss due to the geometry structure were investigated. The analysis was performed on a single-phase incompressible flow using a tetragonal mesh structure using the most optimal numerical discretization techniques. The results are supported by various graphics and color contours and presented in the relevant results section. The results show that under the same flow conditions, the friction force in the dimpled geometry is significantly reduced, resulting in a significant decrease in the pressure exerted on the pipe walls. Given the originality of this study, it is aimed to contribute to the literature in this field.