dc.contributor.author |
Ξανθούλης, Νικόλαος
|
el |
dc.contributor.author |
Xanthoulis, Nikolaos
|
en |
dc.date.accessioned |
2017-10-31T10:58:25Z |
|
dc.date.available |
2017-10-31T10:58:25Z |
|
dc.date.issued |
2017-10-31 |
|
dc.identifier.uri |
https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45876 |
|
dc.identifier.uri |
http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.7526 |
|
dc.description |
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη” |
el |
dc.rights |
Default License |
|
dc.subject |
Ανακυκλοφορία καυσαερίων |
el |
dc.subject |
Βελτιστοποίηση έγχυσης καυσίμου |
el |
dc.subject |
Δίχρονος αργόστροφος ναυτικός κινητήρας |
el |
dc.subject |
Τριπλός παλμός έγχυσης |
el |
dc.subject |
Μείωση ρύπων |
el |
dc.subject |
EGR |
en |
dc.subject |
Fuel injection optimization |
en |
dc.subject |
NOx and soot reduction |
en |
dc.subject |
Two stroke marine diesel engine |
en |
dc.subject |
Triple pulse injection profile |
en |
dc.title |
Υπολογιστική Μελέτη Στρατηγικών Έγχυσης Καυσίμου με Παρουσία Ανακυκλοφορίας Καυσαερίου σε Δίχρονο Ναυτικό Κινητήρα Diesel |
el |
dc.title |
Investigation of Fuel Injection Strategies in combination with EGR in Two Stroke Marine Diesel Engine |
en |
dc.contributor.department |
Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη |
el |
heal.type |
masterThesis |
|
heal.classification |
ΜΗΧΑΝΙΚΗ |
el |
heal.classification |
ΜΗΧΑΝΕΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΚΑΥΣΗΣ |
el |
heal.classification |
ΝΑΥΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ |
el |
heal.classificationURI |
http://data.seab.gr/concepts/795ea7948f4f9b8fba3246722d8e6417697c678c |
|
heal.classificationURI |
http://data.seab.gr/concepts/c7c732b08ce25d214773f172fb19415f5f8461fb |
|
heal.classificationURI |
http://data.seab.gr/concepts/3d257f31491bff09371cddeac5c6626dc154db39 |
|
heal.language |
el |
|
heal.access |
free |
|
heal.recordProvider |
ntua |
el |
heal.publicationDate |
2017-09-22 |
|
heal.abstract |
Οι κανονισμοί του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού επιβάλλουν μείωση στις εκπομπές οξειδίων του αζώτου της τάξεως του 80% μέσα στα όρια των περιβαλλοντικά προστατευόμενων περιοχών. Το γεγονός αυτό ανάγκασε τη ναυτιλιακή βιομηχανία να βελτιώσει τον σχεδιασμό και τη λειτουργία των ναυτικών κινητήρων, έτσι ώστε να είναι συμβατοί με τους κανονισμούς. Η μείωση των εκπομπών αέριων ρύπων από ναυτικούς κινητήρες Diesel μπορεί να επιτευχθεί εφαρμόζοντας τεχνικές γνωστές από την αυτοκινητοβιομηχανία, όπως οι στρατηγικές τμηματικής έγχυσης του καυσίμου και η ανακυκλοφορία καυσαερίου. Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα εργασία, βασισμένη σε χρήση υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, ερευνά την επίδραση εναλλακτικών στρατηγικών έγχυσης καυσίμου σε συνδυασμό με ανακυκλοφορία καυσαερίου, ως προς τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου και σωματιδίων αιθάλης σε δίχρονο αργόστροφο ναυτικό κινητήρα Diesel στην περιοχή του πλήρους φορτίου. Αρχικά, βελτιστοποιείται το προφίλ έγχυσης με παρουσία πιλοτικής, κύριας έγχυσης και μετέγχυσης (τρεις παλμοί), κάνοντας χρήση Εξελικτικών Αλγορίθμων και της μεθόδου του μετώπου Pareto καθώς είναι ένα πρόβλημα πολυκρητηριακής βελτιστοποίησης. Ακολούθως, η χρήση βέλτιστου προφίλ έγχυσης συνδυάζεται με χρήση ανακυκλοφορίας καυσαερίου, σε διαφορετικά ποσοστά, έχοντας ως γνώμονα την αποφυγή αύξησης της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου.
Η βελτιστοποίηση του τριπλού παλμού έγχυσης πραγματοποιείται με σύζευξη του κώδικα υπολογιστικής ρευστομηχανικής KIVA-3 με το λογισμικό βελτιστοποίησης EASY. Για τη λεπτομερή κατανόηση των φαινομένων ροής και καύσης, γίνεται χρήση οπτικής απεικόνισης του ροϊκού πεδίου, καθώς και χαρτών θερμοκρασίας – λόγου ισοδυναμίας καυσίμου - αέρα (χάρτες Τ-φ).
Η έρευνα αυτή αφορά τον δίχορνο αργόστροφο ναυτικό κινήτηρα diesel RTflex-58T της εταιρίας Winterthur Gas and Diesel.Τα αποτελέσματα της μελέτης κατέδειξαν σημαντική μείωση των εκπομπών αέριων ρύπων. Συγκεκριμένα, με χρήση βέλτιστου προφίλ έγχυσης καυσίμου τριών παλμών (χωρίς ανακυκλοφορία καυσαερίου) επιτυγχάνεται μείωση των εκπομπών οξειδίων του αζώτου κατά 23%, μείωση των σωματιδίων αιθάλης κατά 30%, και μικρή μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου. Επίσης, ο συνδυασμός βέλτιστου τριπλού παλμού έγχυσης με χρήση ανακυκλοφορίας καυσαερίου, σε ποσοστά της τάξης του 25% έως 30%, μειώνει τις εκπομπές οξειδίων του αζώτου πέραν του 70%, με μικρή αύξηση της ειδικής κατανάλωσης. Με τον συνδυασμό αυτόν, μπορεί να επιτευχθεί το όριο Tier-III των κανονισμών του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού. |
el |
heal.abstract |
New regulations of IMO impose a great reduction of NOx (Nitric Oxides) emissions equivalent to 80 %, when ships operate in Emission Control Areas. As a result, measurements have to be taken by ship engines manufacturers in order to improve their engines, so as to be compatible with the new regulations. Emissions reduction in Marine diesel engines can be achieved with the use of already knowns technics, used in automotive industry, like the use of multiple fuel injections and exhaust gas recirculation (EGR). This study is based on a CFD code, and the effect of different injection strategies in combination with EGR, on NOx and soot emissions and the fuel consumption of a low speed marine diesel engine is investigated. Firstly, fuel injection profile, which consists of pilot, main and post injection (triple pulse injection profile), is optimized using evolutionary algorithms and the Pareto Front method, as it is a multi-objective optimization problem. Then, optimized injection profile is combined with EGR with different rates with respect to fuel consumption.
The optimization of triple pulse injection profile is performed with the use of CFD code KIVA-3 coupled with the optimization software EASY. The results are visualized and they are also mapped on temperature-equivalence ratio charts for the further understanding of the combustion process.
The investigation has been performed for the two stroke Marine diesel engine RTflex-58T of Winterthur Gas and Diesel. The results of this study have shown that an optimized triple pulse injection profile can lead to NOx reduction up to 23% and to soot reduction up to 30% while specific fuel oil consumption (SFOC) is improved. Furthermore, the combination of an optimized triple pulse injection profile with an EGR rate about 25% to 30%, can lead to NOx reduction greater than 70% with little increasement of SFOC. As a conclusion, with the above combination, limits of Tier III regulations can be achieved. |
en |
heal.advisorName |
Καϊκτσής, Λάμπρος |
el |
heal.committeeMemberName |
Παπαδόπουλος, Χρήστος |
el |
heal.committeeMemberName |
Τριανταφύλλου, Γεώργιος |
el |
heal.academicPublisher |
Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών |
el |
heal.academicPublisherID |
ntua |
|
heal.numberOfPages |
100 σ. |
el |
heal.fullTextAvailability |
true |
|