Simulation and validation of in-cylinder combustion for a heavy-duty Otto gas engine using 3D-CFD technique

Sammanfattning: Utsläpp från bilar har spelat stor roll de senaste decennierna. Detta har lett till ökad användning av Otto gasmotorer som använder naturgas som bränsle. Nya motordesigner behöver optimeras för att förbättra motorens effektivitet. Ett effektivt sätt att göra detta på är genom användningen av simuleringar för att minska ledtiden i motorutvecklingen. Verifiering och validering av simuleringarna spelar stor roll för att bygga förtroende för och förutsägbarhet hos simuleringsresultaten. Syftet med detta examensarbete är att föreslå förbränningsmodellparametrarna efter utvärdering av olika kombinationer av förbrännings- och tändmodeller för Otto förbränning, vad gäller beräkningstid och noggrannhet. In-cylindertrycksspår från simulering och mätning jämförs för att hitta den bästa kombinationen av förbrännings- och tändmodell. Inverkan av tändtid, antal motorcykler och randvillkor för simuleringsresultatet studeras också. Resultaten visar att ECFM-förbränningsmodellen förutsäger simuleringsresultaten mer exakt när man jämför med mätningarna. Effekten av tändningstiden på olika kombinationer av förbrännings- och tändningsmodell utvärderas också. Stabiliteten hos olika förbränningssimuleringsmodeller diskuteras också under körning för fler motorcykler. Jämförelse av beräkningstid görs även för olika kombinationer av förbrännings- och tändmodeller. Resultaten visar också att flamspårningsmetoden med Euler är mer känslig för cellstorlek och kvalitet hos simuleringsnätet, jämfört med övriga studerade modeller. Rekommendationer och förslag ges om nät- och simulerings-inställningar för att prediktera förbränningen på ett så bra sätt som möjligt. Några möjliga förbättringsområden ges som framtida arbete för att förbättra noggrannheten i simuleringsresultaten.