Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Simulation and validation of in-cylinder combustion for a heavy-duty Otto gas engine using 3D-CFD technique
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.), Internal Combustion Engines.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

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.

Abstract [en]

Emission from automobiles has been gaining importance for past few decades. This has gained a lot of impetus in search for alternate fuels among the automotive manufacturers. This led to the increase usage of Otto gas engine which uses natural gas as fuel. New engine designs have to be optimized for improving the engine efficiency. This led to usage of virtual simulations for reducing the lead time in the engine development. The verification and validation of actual phenomenon in the virtual simulations with respect to the physical measurements was quite important. 

The aim of this master thesis is to suggest the combustion model parameters after evaluating various combination of combustion and ignition models in terms of computational time and accuracy. In-cylinder pressure trace from the simulation is compared with the measurement in order to find the nest suited combination of combustion and ignition models. The influence of ignition timing, number of engine cycles and boundary conditions on the simulation results are also studied.

Results showed that ECFM combustion model predicts the simulation results more accurately when compare to the measurements. Impact of ignition timing on various combination of combustion and ignition model is also assessed. Stability of various combustion simulation models is also discussed while running for more engine cycles. Comparison of computational time is also made for various combination of combustion and ignition models. Results also showed that the flame tracking method using Euler is dependent on the mesh resolution and the mesh quality. 

Recommendations and suggestions are given about the mesh and simulation settings for predicting the combustion simulation accurately. Some possible areas of improvement are given as future work for improving the accuracy of the simulation results. 

Place, publisher, year, edition, pages
2018. , p. 82
Series
TRITA-ITM-EX 2018 ; 673
Keywords [en]
CFD, AVL FIRE, Otto Gas Engine, Combustion Modelling, ECFM Model, Flame Tracking Particle Model, Flame Tracking Model, G-Equation Model, Ignition Models.
Keywords [sv]
CFD, AVL FIRE, Otto Gasmotor, Förbränningsmodellering, ECFM-modell, Flamspårningspartikelmodell, Flamspårningsmodell, G-ekvationsmodell, Tändningsmodeller
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-245172OAI: oai:DiVA.org:kth-245172DiVA, id: diva2:1294053
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-03-06 Created: 2019-03-06 Last updated: 2019-03-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6077 kB)130 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6077 kBChecksum SHA-512
8c26a45388e2ec99aff2c8f6902f1e75b538e7734a2f5f51ca2f03e31d7e64075f23f74d070aa43267b0ad655dcba2d94b5725b00911014ce8d4f70f2d680ec1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Internal Combustion Engines
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 130 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 201 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf