Θερμοϋδροδυναμικός τριβολογικός σχεδιασμός κινητήρων εσωτερικής καύσης διπλού καυσίμου
| datacite.contributor.RelatedPerson | Φιλιππάτος, Άγγελος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Σούφλας, Κωνσταντίνος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Νικολακόπουλος, Παντελής | |
| dc.contributor.author | Σκαλούμπακας, Παναγιώτης | |
| dc.contributor.other | Skaloumpakas, Panagiotis | |
| dc.date.accessioned | 2026-03-09T07:01:28Z | |
| dc.date.available | 2026-03-09T07:01:28Z | |
| dc.date.issued | 2026-03-05 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | This thesis presents a tribological analysis and study of the lubrication in the gap between the first compression ring and the cylinder wall in both gasoline and hydrogen-fueled internal combustion engines. The industry's push for decarbonization and the reduction of NOX emissions has led to the adoption of fuels such as hydrogen. However, its use raises significant concerns regarding engine reliability. The main objective is to investigate the impact of the thermal problem on engine lubrication and to provide a comparison with conventional gasoline engines. Using Ansys Fluent, the governing flow equations within the clearance were solved, and lubrication was examined under both isothermal and thermal conditions. Through the Navier – Stokes, continuity, and energy conservation equations, key lubrication parameters were calculated, including the minimum lubricant film thickness, developed friction on the compression ring, and energy losses due to friction. The results highlight the extreme thermal and mechanical stresses imposed on the engine by the rapid combustion of hydrogen. In the thermal problem, the dramatic drop in viscosity leads to film collapse, resulting in a predominant boundary lubrication regime. During the expansion stroke, the friction force surges, leading to peak energy losses and a degradation of overall efficiency. The research concludes that there is a critical need to redesign the tribological system of hydrogen engines. The implementation of advanced cooling systems is essential, while the use of lubricants with resilient properties under extreme temperature and pressure conditions is deemed vital. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/31657 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.subject | Τριβολογία | |
| dc.subject | Λίπανση | |
| dc.subject | Κινητήρες εσωτερικής καύσης υδρογόνου | |
| dc.subject | Εξισώσεις Navier-Stokes | |
| dc.subject | Θερμική υποβάθμιση λιπαντικού | |
| dc.subject.alternative | H2 vs gasoline | |
| dc.subject.alternative | Hydrogen internal combustion engines | |
| dc.subject.alternative | Lubrication | |
| dc.subject.alternative | Navier-Stokes equations | |
| dc.subject.alternative | Tribology | |
| dc.subject.alternative | Lubricant thermal degradation | |
| dc.title | Θερμοϋδροδυναμικός τριβολογικός σχεδιασμός κινητήρων εσωτερικής καύσης διπλού καυσίμου | |
| dc.title.alternative | Thermohydrodynamic tribological design of dual fuel internal combustion engines |