Bir içten yanmalı motorda piston soğutma galerisi tasarımının ısı transferi üzerine etkisinin nümerik analizi

Abstract

İçten yanmalı motorlar insan hayatını kolaylaştıran önemli makinelerdir. İçten yanmalı motorlarda, yakıt hava ile karıştırılarak yanma odası adı verilen bir hacimde yakılır ve bu yanmanın etkisiyle oluşan ısı enerjisi mekanik enerjiye çevrilir. Yanma sonucu meydana gelen yüksek basınç ile piston harekete geçer. Pistonun doğrusal hareketi biyel kolu vasıtasıyla dairesel harekete çevrilerek krank miline aktarılır. İçten yanmalı motorlar her geçen gün performans olarak gelişmekte ve daha yüksek güç yoğunluklu motorlar üretilmektedir. Bununla birlikte sıkı emisyon ve yakıt ekonomisi standartları otomotiv üreticilerini çevreci motorlar üretmeye zorlamaktadır. Üreticiler bu standartlara uygun motorlar üretirken aynı zamanda performansı düşürmemek için çeşitli çalışmalar yapmaktadırlar. Bu çalışmaların en önemlilerinden biri termal yönetimin geliştirilmesidir. Termal yönetimin geliştirilmesi için yanma süreci boyunca yüksek basınç ve sıcaklıklara maruz kalan içten yanmalı motor pistonlarının iyi bir şekilde soğutulması önemli bir husustur. Bu çalışmada; bir içten yanmalı motor pistonunun kafa bölgesinde bulunan soğutma galerisi için farklı tasarımlar kullanılarak tasarım farklılıklarının piston soğutması üzerine etkisinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda farklı soğutma galerisi tasarımları için bir içten yanmalı motor pistonunun termal analizleri gerçekleştirilmiş ve her bir tasarımın analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca analiz sonuçları literatürde yer alan ısı transfer oranları ile karşılaştırılarak uygunluğu doğrulanmıştır.