Θερμοϋδροδυναμικός τριβολογικός σχεδιασμός κινητήρων εσωτερικής καύσης διπλού καυσίμου
Loading...
Date
2026-03-05
Authors
Σκαλούμπακας, Παναγιώτης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται τριβολογική ανάλυση και μελέτη της λίπανσης στο διάκενο μεταξύ του πρώτου ελατηρίου συμπίεσης και του τοιχώματος του κυλίνδρου σε κινητήρα καυσίμου βενζίνης και υδρογόνου. Η ανάγκη της βιομηχανίας για απανθρακοποίηση και μείωση των NOX οδηγεί στην χρήση καυσίμων όπως το υδρογόνο. Βέβαια, η χρήση του γεννά σημαντικά ερωτήματα ως προς την αξιοπιστία του κινητήρα. Κεντρικός στόχος είναι η διερεύνηση της επίδρασης των πιέσεων λόγω των αερίων συνυπολογίζοντας και τις θερμικές φορτίσεις στη λίπανση του κινητήρα και η σύγκριση με τον συμβατικό κινητήρα βενζίνης.
Με τη βοήθεια του Ansys Fluent επιλύσαμε τις εξισώσεις που περιγράφουν τη ροή στο διάκενο και εξετάσαμε τη λίπανση υπό ισόθερμες και θερμικές συνθήκες. Μέσω των εξισώσεων Navier – Stokes, συνέχειας και διατήρησης ενέργειας υπολογίζονται οι παράμετροι που αφορούν τη λίπανση, ελάχιστο πάχος λιπαντικής μεμβράνης, αναπτυσσόμενη τριβή στο ελατήριο συμπίεσης και ενεργειακές απώλειες λόγω τριβής.
Τα αποτελέσματα καταδεικνύουν τις ακραίες θερμικές και μηχανικές καταπονήσεις που προκαλεί στον κινητήρα η ταχύτατη καύση του υδρογόνου. Κατά το θερμικό πρόβλημα, η δραματική πτώση του ιξώδους οδηγεί σε κατάρρευση του φιλμ με αποτέλεσμα να κυριαρχεί καθεστώς οριακής και μικτής λίπανσης. Η δύναμη τριβής κατά την εκτόνωση εκτοξεύεται με αποτέλεσμα την μέγιστη απώλεια ενέργειας και την υποβάθμιση του βαθμού απόδοσης.
Η έρευνα καταλήγει στην ανάγκη για επανασχεδιασμό του τριβολογικού συστήματος του υδρογονοκινητήρα. Παρουσιάζεται ανάγκη για χρήση προηγμένων συστημάτων ψύξης ενώ κρίνεται σημαντική η χρήση λιπαντικών με ανθεκτικές ιδιότητες στις ακραίες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.
Description
Keywords
Τριβολογία, Λίπανση, Κινητήρες εσωτερικής καύσης υδρογόνου, Εξισώσεις Navier-Stokes, Θερμική υποβάθμιση λιπαντικού