Document
Contribution to the evaluation of soot deposit thickness evolution and its impact on heat transfer within heavy diesel engines : an innovative simplistic procedure.
Source
Journal of Engineering Research, v. 20, no. 2, p. 92-105.
Contributors
Country
Oman.
City
Muscat
Publisher
College of Engineering, Sultan Qaboos University.
Gregorian
2023-04-29
Language
English
English abstract
This study deals with a numerical procedure designed and built to evaluate the evolution of soot deposit thickness and their impact on heat transfer for a high-pressure common rail 16V280 marine diesel engine piston. Using a combination of 3D numerical computations and an iterative calculation algorithm, this work reveals the complex relationship between soot deposit, temperature distribution, and piston thermal dynamics. Non-uniform soot deposit distribution is observed, concentrated at the piston bowl peripheral regions. This distribution aligns with theoretical expectations, indicating the influence of the swirl effect. The presence of soot deposits alters the temperature distribution, implying displacement of high-temperature zones towards the bowl region of the piston. The reduction in surface temperature of approximately 14% is attributed to the lower heat transfer coefficient of deposited layers. This greatly influences the distribution of thermo-mechanical stresses of the piston. The proposed procedure offers an approach to assess the impact of soot deposit on heat transfer. In addition, this study contributes to a better understanding of realistic piston conditions and addresses the challenges introduced by soot deposits in heavy-duty diesel engines by combining the proposed procedure with investigations based on CFD software tools.
ISSN
Online: 1726-6742
Print: 1726-6009
Arabic abstract
تتعامل الدراسة مع طريقة رقمية مصممة ومبنية لتقييم تطور سمك رواسب السخام وتأثيرها على نقل الحرارة لمحرك ديزل بحري عالي الضغط بنظام الحقن المشترك 16V280. باستخدام مزيج من الحسابات العددية ثلاثية الأبعاد وخوارزمية حساب تكرارية، تكشف هذه الدراسة عن العلاقة المعقدة بين الرواسب السخامية وتوزيع درجات الحرارة والديناميات الحرارية للمكبس. لوحظ توزيع غير متجانس للرواسب السخامية، حيث تتركز في المناطق المحيطية لحوض المكبس. يتوافق هذا التوزيع مع التوقعات النظرية، مما يشير إلى تأثير دوامة التدفق. يؤدي وجود الرواسب السخامية إلى تغيير توزيع درجات الحرارة، مما يوحي بإزاحة مناطق درجات الحرارة العالية نحو منطقة الحوض بالمكبس. يُعزى انخفاض درجة حرارة السطح بنسبة 14٪ تقريبًا إلى معامل نقل الحرارة المنخفض للطبقات المترسبة. يؤثر هذا بشكل كبير على توزيع التوترات الحرارية الميكانيكية للمكبس. تقدم الإجراءات المقترحة نهجًا لتقييم تأثير الرواسب السخامية على نقل الحرارة، كما تساهم هذه الدراسة في فهم أفضل لظروف المكبس الواقعية ومعالجة التحديات التي تطرحها الرواسب السخامية في محركات الديزل للخدمة الشاقة من خلال الجمع بين الإجراء المقترح وأدوات المحاكاة المعتمدة على الديناميكيات الحسابية للسوائل.
Category
Journal articles