Dieselmoottorin pakosarjan lämpöjännitysten simulointi
Tähtinen, Niko (2018)
2018
Konetekniikka
Teknisten tieteiden tiedekunta – Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2018-12-05
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811222716
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201811222716
Tiivistelmä
Pakosarja on dieselmoottorin perusosa, joka joutuu kovalle rasitukselle mekaanisten kuormitusten lisäksi korkeiden lämpötilavaihteluiden ja lämpötilaerojen johdosta. Tässä diplomityössä tutustuttiin mäntämoottorin toimintaperiaatteeseen ja käytiin läpi pakosarjan toimintaan liittyviä perusteorioita kaasuvirtauksen, lämmönsiirron ja lämpöjännitysten osalta. Lisäksi perehdyttiin aiheesta tehtyihin artikkeleihin ja käytiin läpi mitä tilanteita ja miten aiemmin on pakosarjan lämpöjännityksiä tutkittu.
Työssä tutkittiin dieselmoottorin pakosarjaan lämpötilajakaumia ja näiden aiheuttamia lämpöjännityksiä simuloimalla. Pakosarjan lämpötilajakaumaa simuloitiin, sekä aikariippumattomana, että aikariippuvaisena tilanteena. Saatuja lämpötilajakaumia käytettiin reunaehtoina lämpöjännitysten simulointiin. Simulointien tuloksena pystyttiin päättelemään pakosarjaa eniten rasittavat moottorin kuormitustilanteet.
Simuloinnilla saatuja pakosarjan lämpötilajakaumia verrattiin lämpökameralla otettuihin kuviin ja saatuja lämpöjännitysten tuloksia verrattiin rasitustestissä vaurioituneeseen pakosarjaa. Tulosten perusteella simuloinnilla pystytään toistamaan rasitustestissä pakosarjaan syntyneet vauriot.
Lopuksi työssä pohdittiin mahdollisia tulosten tarkkuuteen vaikuttavia virhelähteitä. Tämän lisäksi mietittiin, miten nyt tehtyä simulointia voitaisiin jatkojalostaa paremmaksi.
Työssä tutkittiin dieselmoottorin pakosarjaan lämpötilajakaumia ja näiden aiheuttamia lämpöjännityksiä simuloimalla. Pakosarjan lämpötilajakaumaa simuloitiin, sekä aikariippumattomana, että aikariippuvaisena tilanteena. Saatuja lämpötilajakaumia käytettiin reunaehtoina lämpöjännitysten simulointiin. Simulointien tuloksena pystyttiin päättelemään pakosarjaa eniten rasittavat moottorin kuormitustilanteet.
Simuloinnilla saatuja pakosarjan lämpötilajakaumia verrattiin lämpökameralla otettuihin kuviin ja saatuja lämpöjännitysten tuloksia verrattiin rasitustestissä vaurioituneeseen pakosarjaa. Tulosten perusteella simuloinnilla pystytään toistamaan rasitustestissä pakosarjaan syntyneet vauriot.
Lopuksi työssä pohdittiin mahdollisia tulosten tarkkuuteen vaikuttavia virhelähteitä. Tämän lisäksi mietittiin, miten nyt tehtyä simulointia voitaisiin jatkojalostaa paremmaksi.