FBE- Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 29
-
ÖgeÇukur yapıların yüzey sürtünme direncine olan etkilerinin hesaplamalı ve deneysel olarak incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-20)Tez çalışması kapsamında düz ve çukur yapılı levhalar üzerinde gerçekleştirilen deneysel çalışmalar, tam gelişmiş türbülanslı akış kanalında gerçekleştirilmiştir. FTFC (Fully Turbulent Flow Channel) olarak isimlendirilmiş kanal sistemi Strathclyde Üniversitesi Kelvin Hidrodinamik Laboratuvarında yer almaktadır. Deneysel çalışmalar kapsamında basınç düşüşü ve akım görüntüleme ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar, nümerik çalışmalardan faydalanılarak, düşük Re_H sayılarında elde edilen etkilerin yüksek Re_H sayılarında da benzer olacağı kabulü ile, düzeltme katsayıları hesaplanarak yeniden hesaplanmıştır. Gelinen noktada basınç düşüşü ölçümlerinden yola çıkılarak hesaplanan direnç değişimlerinin düşük Re_H sayılarında nümerik çalışmalar ile benzerlik gösterdiği görülmektedir. Nümerik çalışma sonucunda en iyi sonuç veren D45_4 ve D60_3 vakaları, Re_H sayısının artması ile birlikte düzeltilmiş deneysel sonuçlara göre %20 oranlarına varan iyileştirme sergilemişlerdir. Bu sonuçlar literatürde yer alan öncül çalışmalar ile benzerlik göstermektedir. Kanal akışı fiziği gereği bu iyileştirme doğrudan direnç iyileştirmesi olarak değerlendirilmemelidir. Ancak deneysel çalışmaların nümerik çalışmalar ile uyum göstermesi, PIV ölçümleri neticesinde gözlemlenen akış alanlarının literatür ile benzerlik sergilemesi elde edilen sonuçların çukur yapıların potansiyelini ortaya koymaktadır. Yüksek Reynolds sayılarında bu etkilerin görülüyor olması, çukur yapıların su ortamında daha yüksek potansiyele sahip olabileceğini ve dolayısı ile denizcilik uygulamaları için önemli olabileceğini göstermektedir.
-
ÖgeDevelopment of experimental captive and free-running manoeuvring systems and their cross-validation(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021)The present PhD thesis describes a compact planar motion mechanism based captive and a GPS time pps synchronized free-running ship model manoeuvring test system designed and developed at Istanbul Technical University (ITU). The PMM system, designated as ITU-PMM, is particularly designed to be light and simple to be installed on the existing towing carriage in a 160-meter-long towing tank. The main components of the motion controller based system are; two servo-motors with high precision encoders, a reduction gear with very low backlash for yaw motion, precision linear motion ball-screws, a six component loadcell for force and moment measurements and a data acquisition system. ITU-PMM is primarily designed to perform standard captive manoeuvring tests, including the static tests such as steady drift and oblique towing with rudder deflection and the dynamic tests such as pure sway, pure yaw and yaw and drift. Additionally, since the servo motors are independently controlled, non-standard tests could also be carried out. In order to calibrate and validate the system, standard PMM tests were carried out with a SIMMAN (2008) benchmark case model (DTMB 5415) representing high speed displacement vessel. The measured forces and moment and the derived manoeuvring derivatives are compared with those obtained by major test facilities. The sensitivity of the system is verified by an uncertainty analysis. ITU Free Running System has modular measurement and propulsion systems, which are assembled on a battery, powered 5.72 m model of DTMB 5415. This model is propelled and steered by two servo motor groups. It is controlled by remote control and can also be run in semi-autonomous mode. The system allows users to set manoeuvring test parameters from shore and thus the model automatically performs indicated tests. The system has a PLC controller which drives the propeller and rudder servo motors, record, and arrange the data of time, position, heading and speed from a precise RTK (Real Time Kinetic) GPS. Roll and pitch data are recorded from inertial navigation system, angle and RPM are from encoders of servo motors. The use of pps (pulse per second) function of the GPS is extended to 10Hz by the offset adjustment feature of inertial navigation system, thus all the data collected from various sensors are synchronized by GPS time. This feature allows user to collect and arrange data without delay which is found crucial while analyzing dynamic motions such as zigzag experiments where the immediate ship responses to rudder actions are important. Utilizing the ITU Free-running system, turning circle and zig-zag tests are conducted at ITU Lake and the results are compared with the ones published by MARIN in SIMMAN (2014) Workshop. A repeatability analysis is also conducted to show the sensitivity of the tests. The cross-validation study is carried out by employing MMG method of Yasukawa and Yoshimura (2015) in the simulation of port and starboard turning circles by using the derivatives obtained from captive model tests conducted within the present thesis along with the derivatives by IIHR (Yoon (2005) and FORCE Technology (Simonsen (2004)). The results of turning simulations are compared with the turning circle results of ITU free-running test system. Simulation results showed a better agreement with that of the free running experiment when the derivatives are taken from Fr=0.410 tests. Turning diameter obtained by using derivatives from captive tests at Fr=0.280 results in a smaller diameter and Fr=0.138 derivatives gives even smaller diameter. There are numerous parameters in the present system-base model so that it is not easy to precisely pinpoint the cause of the fact that higher Froude number captive tests measurements are much more effective in predicting the manoeuvring characteristics. Anyhow, this may be attributed to the fact that higher speeds of the model result in higher Reynolds numbers which help to attain a flow regime which is relatively closer to the real case. Some of the topics which will be considered to be investigated after this thesis study are; It would be more fruitful both for the scientific manoeuvring community and also for Turkish Navy, if these tests are repeated with a model of a newly built ship and results are verified by full scale manoeuvring data. It is crucial to see the extent of the scale effect in manoeuvring characteristics when scaling from ship model to full size ships. Another following study may focus on conducting captive model tests in head and following regular waves and employ the derivatives together with wave excitation forces in the equations of motion. In a following study, model can be manufactured with rudders, propellers and other appendages such as shafts and struts. Captive tests can be conducted with propellers running at self-propelling conditions and by repeating the tests with different rudder angles in order to determine their influences on manoeuvring derivatives and parameters which are used in MMG method. Problems of manoeuvring may be said to be overcome by the use of AI and ML in the near future. Thus, further studies may be conducted to integrate AI and ML models into the problems of manoeuvring.
-
ÖgeDizel motor hava akış sisteminin ortalama değer modeli ve EGR-VGT sistemlerinin model öngörülü kontrolü(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016)Bu doktora tez çalışmasında egzoz gazı devridaim (Exhaust Gas Recirculation - EGR) ve değişken geometrili türbin (Variable Geometry Turbine - VGT) sistemlerini içeren türboşarjlı dizel motor hava akış sisteminin ortalama değer yöntemi (Mean Value Model - MVM) kullanılarak matematik modeli oluşturulmuştur ve bu model kullanılarak NOx emisyon miktarını ve yakıt sarfiyatını düşürmeyi amaçlayan bir model öngörülü denetleyici (Model Predictive Controller - MPC) tasarlanmıştır. Kullanılan dizel motor 12.7 litre hacminde, 6 silindirli, EGR ve VGT sistemlerine sahiptir. Yakıt akışı, EGR aktüatör sinyali ve VGT aktüatör sinyali model girişleri, yüklenen moment miktarı bozucu, motor devri, üretilen moment miktarı, hava manifoldundaki EGR gazı oranı ve silindirlerdeki oksijen-yakıt oranı ise model çıkışlarıdır. Hava manifoldundaki EGR gazı oranı ve silindirlerdeki oksijen-yakıt oranı değişkenleri geri besleme sinyalleri olarak kullanılmaktadır. Geri besleme sinyali olarak sıklıkla kullanılan hava-yakıt oranı yerine oksijen-yakıt oranının kullanılmasının nedeni EGR sistemi ile yanma odasına gönderilen egzoz gazının oksijen içermesi ve duman üretimi açısından oksijen miktarının hava miktarından daha önemli bir konumda olmasıdır. Geri besleme sinyali olarak yine sıklıkla kullanılan havanın kütle debisi (MAF) ve hava manifoldu mutlak basıncının (MAP) kullanılmamasının nedeni ise tasarımı yapılan denetleyicinin pompalama momentini azaltarak yakıt sarfiyatını azaltmayı amaçlaması ve hava manifoldundaki EGR gazı oranı ve silindirlerdeki oksijen-yakıt oranının pompalama momenti ile doğrudan bağlantısının bulunmasıdır. Bu çalışmada kullanılan matematik model, dizel motor hava akış sistemlerinin modellenmesinde kullanılan bir yöntem olan ortalama değer yöntemi (Mean Value Modelling - MVM) kullanılarak elde edilmiştir. Bu yöntem termodinamik bağıntıların ampirik ifadelerle birlikte kullanılmasını temel alır ve motor ve türboşarjer dönme dinamiği ile manifoldlardaki basınç ve kütle değişimlerini ifade eden birinci mertebe doğrusal olmayan diferansiyel denklemler içerir. Elde edilen matematik model Matlab Simulink ortamında kodlanarak sistemin benzetimi yapılmıştır. Sistemde atmosferden alınan taze hava kompresörden geçerek sıkıştırılır. Kompresör çıkışında hava ısı değiştiricisinden geçirilerek soğutulur. Daha sonra taze hava egzoz gazı devridaim (Exhaust Gas Recirculation - EGR) sisteminden gelen egzoz gazı ile birleştirilir ve elde edilen karışım hava manifoldundan geçirilerek silindirlere gönderilir. Silindirlerden çıkan egzoz gazının bir kısmı egzoz manifoldundan geçtikten sonra EGR sistemine alınır, EGR ısı değiştiricisinden geçirilerek yeniden taze hava ile karıştırılıp hava manifolduna gönderilir. Egzoz gazının kalan kısmı değişken geometrili türbinde (Variable Geometry Turbine - VGT) türboşarjere dönme hareketi verdikten sonra dış ortama atılır. Bu çalışmada motordan elde edilen moment, gros indike moment ile pompalama ve sürtünme momentlerinin farkı olarak ifade edilmektedir. Motor devri ise motor momenti ve yük momentine bağlı bir diferansiyel denklemle ifade edilmektedir. Manifold basınçları ve oksijen oranları kütlenin korunumu ve ideal gaz kanunlarının türetilmesiyle elde edilen diferansiyel denklemler kullanılarak modellenmiştir. Egzoz manifoldu sıcaklığı ideal gaz Seiliger çevrimi hesaplamaları kullanılarak elde edilmiştir. Türboşarjer devri ise Newton'un ikinci kanunu kullanılarak oluşturulan, türbin ve kompresör güçlerine bağlı bir diferansiyel denklem kullanılarak modellenmiştir. EGR aktüatör dinamiği için ikinci, VGT aktüatör dinamiği için birinci mertebeden doğrusal diferansiyel denklemler kullanılmıştır. Sistem durumları aşağıda verilmektedir: - Motor devri - Hava manifoldu basıncı - Egzoz manifoldu basıncı - Hava manifoldundaki oksijen oranı - Egzoz manifoldundaki oksijen oranı - Türboşarjer devri - EGR aktüatör durumları (iki adet) - VGT aktüatör durumu Tasarımı yapılan model öngörülü denetleyici NOx emisyon miktarını Euro 6 kriteri olan 0.4 gr/kWsa değerinin altında tutmaya, aynı zamanda motorun yakıt sarfiyatını da minimum değere indirmeye çalışmaktadır. Doğrusal olmayan çalışma bölgesi dokuz doğrusal alt bölgeye ayrılmış ve her bir bölge için ayrı bir MPC denetleyicisi tasarlanmıştır. Motor devri ve yakıt miktarına göre konumu belirlenen bir anahtar aracılığıyla hangi denetleyicinin çalışması gerektiği belirlenmektedir. Sistemi kumanda etmek için EGR açıklık oranı ve VGT açıklık oranı, geri besleme sinyalleri olarak ise hava manifoldundaki EGR gazı oranı ve silindirlerdeki oksijen-yakıt oranı kullanılmaktadır. Motor devri ve yakıt girişi değerleri bir anahtar fonksiyonu aracılığıyla çalışma noktasının hangi doğrusal bölgede olduğunu belirlemek için kullanılmakta ve bu sayede hangi alt bölgeye ait denetleyicinin kullanılacağına karar verilmektedir. Her alt bölge için ayrı birer doğrusal model oluşturulmuştur ve her alt bölge için farklı referans değerleri bulunmuştur. Doğrusal modelleri elde etmek için her alt bölgeye ait doğrusallaştırma noktaları belirlenmiş, daha sonra bu noktalar civarında sistem tanılama yöntemleri kullanılmıştır. Doğrusallaştırma noktalarının tespit edilmesi için her noktadaki yakıt girişi, motor devri, EGR ve VGT aktüatör sinyalleri değerlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Seçilen noktaların hangi motor devri ve yakıt girişi değerlerinde olacağına karar verilirken fiziksel sistemin doğrusal olmayan çalışma bölgesi eşit aralıklarla bölünmüş, elde edilen bölgelerin orta noktalarının değerleri alınmıştır. Doğrusallaştırma noktalarındaki EGR ve VGT aktüatör girişleri değerlerinin ne olacağına karar verirken bu noktaların aynı zamanda denetleyici için referans noktası olarak kullanılacağı gözönüne alınmıştır çünkü bu değerler MPC denetleyicisinde kontrol sinyali olarak kullanılmaktadır. Bu durumda kontrol amaçlarını sağlayan noktaların bulunması için haritalar oluşturulmuştur. Uygun noktaların haritalardan seçilmesi sayesinde her bölge için çalışma noktasında EGR ve VGT aktüatör girişleri değerlerinin ne olacağı belirlenmiş olmaktadır. Doğrusallaştırma noktalarının belirlenmesinin ardından doğrusal durum-uzay modellerini elde etmek için sistem tanılama yöntemleri "Matlab System Identification Toolbox" kullanılarak uygulanmıştır. Yakıt miktarı ve motor devri sabit kabul edilerek doğrusal olmayan modelde EGR ve VGT aktüatör girişlerine +-%10 bant genişliğiyle PRBS (Pseudorandom binary sequence) sinyalleri uygulanmıştır. Elde edilen hava manifoldundaki EGR gazı oranı ve silindirlerdeki oksijen-yakıt oranı çıkış sinyalleri kullanılarak iki giriş iki çıkışlı doğrusal durum-uzay modelleri oluşturulmuştur. Elde edilen doğrusal modellerin geçerliliğini göstermek için doğrusal olmayan ve doğrusal modellerin aynı PRBS sinyaline verdiği cevapların birbirleriyle uyumlu olup olmadıklarına bakılmış, ayrıca çapraz korelasyon testi uygulanmış ve sonuçların kabul edilebilir olduğu görülmüştür. Doğrusal modellerin elde edilmesinden sonra "Matlab Model Predictive Toolbox" kullanılarak her bölge için ayrı bir MPC denetleyicisi tasarlanmıştır. Öngörü ufku, kontrol ufku ve ağırlık katsayıları denemeler sonucunda belirlenmiş ve kontrol sinyallerinde EGR aktüatur girişi için %0-%80 ve VGT aktüatör girişi için %20-%100 kısıtlamaları kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde denetleyicinin çalıştırılması neticesinde dokuz çalışma bölgesinin yedisinde NOx emisyonlarının düşürüldüğü, ikisinde ise düşürülemediği ancak kontrolsüz sistemde üretilenden daha fazla NOx üretilmediği görülmüştür. Ayrıca dokuz çalışma bölgesinin altısında yakıt sarfiyatının düşürüldüğü görülmektedir. Sistem uygun bir süre içerisinde referans noktasına getirilmekte ve sürekli rejime girmektedir. Bu durum denetleyicinin yörünge izleme performansının güçlü olduğunun işaretidir. Sonuçlar MPC`nin klasik haritalandırma yaklaşımından üstünlüğünü gösteren geçici rejim cevabını düzeltebilme ve standart yaklaşımdan (PID) üstünlüğünü gösteren sistem değişkenlerinin birbirleriyle etkileşimini göz önüne alma özelliklerini taşıdığını göstermektedir. Ayrıca denetleyicinin aynı motor için tasarlanmış olan iki farklı denetleyici ile de performansının karşılaştırılması yapılmıştır ve MPC denetleyicisinin diğer denetleyicilerden daha iyi performans gösterdiği görülmüştür. Bu sebeplerden MPC yönteminin EGR ve VGT sistemlerine sahip dizel motorlarında hava akış sistemini kontrol etmek için iyi bir yöntem olduğu görülmektedir. Gelecek çalışmalarda iki kademeli EGR ve VGT sistemlerine sahip dizel motorlarda emisyonların düşürülmesi için MPC denetleyicisi tasarlanması, otomatik pilot ve dinamik konumlandırma sistemleri (Dynamic Positioning System - DPS) için yakıt girişini de kumanda edecek kontrol sistemleri oluşturulması ve birden fazla motoru birbirleriyle etkileşimli olarak beraber çalıştırabilmek için yakıt girişini kumanda etme çalışmaları yapılması planlanmaktadır.
-
ÖgePrediction of three dimensional turbulent flow with an embedded vortex(Fen Bilimleri Enstitüsü, 1999)Bu çalışmada üç boyutlu sıkıştırılamaz akışlar için geçerli olan parabolize edilmiş Navier-Stokes denklemlerini kullanılarak üç boyutlu narin türbülanslı akışların öngörüsü yapılmıştır. Navier-Stokes denklemleri basitleştirilir ve sabit vizkozite ve sıkıştırılamaz akışlar için Parabolize edilmiş Navier-Stokes denklemleri elde edilir. Bu çalışmada, önce tüm türbülans modelleri gözden geçirilmiş ve Reynolds Gerilmeleri için en gelişmiş türbülans modeli RSTM kullanılmıştır. Çalışmanın teorik gelişimi ikinci bölümde anlatılmıştır. Çalışmanın nümerik kısmında, bu denklem sistemini çözmek için zamana bağlı olmayan ancak bunun yerini alabilecek şekilde formüle edilmiş ana akım yönünde ilerleyen (streamwise marching) bir bilgisayar programı kullanılmıştır. Programda hızların hesaplanmasında ADI metodu kullanılmıştır. Basınç denkleminin çözümü ise sistemin eliptik olmasında dolayı iterasyon metodlarıyla yapılmalıdır. Bu çalışmada SLOR iterasyon metodu kullanılmıştır. Aynı durum türbülans terimlerinin hesaplanması için de geçerlidir. Birkaç örnek durum için program koşturulmuş ve sonuçlar grafikler yardımıyla modelin uygulanması bölümü olan dördüncü bölümde sunulmuştur. Bu durumlar bir plaka üzerindeki laminar akış, bir plaka üzerindeki türbülanslı akış ve türbülanslı sınır tabakası içinde bulunan bir girdap akışıdır. Sonuncu durum için deneysel bir data kullanılmıştır. Çalışmanın amacı da bu deneysel datanın öngörüsüdür. İlk iki durum için elde edilen sonuçlar başarılıdır. Böylece programın başlangıçta verilen iki boyutlu akış özelliğini koruduğu ortaya çıkmaktadır. Bu durumda programın laminar akışlar için başarılı çalıştığı söylenebilir. Son durum ise, çalışmanın belkemiği olan deneysel dataların hesaplamayla tekrar elde edilmesidir. Bu durum için grid noktaları aynen deneydeki gibi alınmıştır. Sonuçlara bakıldığında, programın ve türbülans modelinin çok da yeterli olmadığı görülmektedir.
-
ÖgeDeğişken Valf Zamanlamasının Türboşarjlı & Arasoğutuculu Bir Dizel Motorun Egzoz Isıl Yönetimi Üzerindeki Etkileri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016-11-29)Dizel motorlar günümüzde dünyada öncü bir rol üstlenmektedir. Endüstri ve sanayiden tarıma, otomotiv araçlarından deniz taşıtlarına kadar hemen her alanda dizel motorlar oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak bu makinaların hayatımıza kattığı olumlu etkilerin yanı sıra, özellikle son zamanlarda çevremize oldukça olumsuz etkisi söz konusudur. Dizel motorlardan çevreye yayılan yüksek orandaki emisyonlar; küresel ısınmayı arttıcı etkileri ve insan sağlığına da olumsuz etkileri nedeniyle günümüz dünyasında ciddi bir sorun haline gelmiş bulunmaktadır. Günümüzde dizel motorlar için izin verilen NOx ve PM emisyon sınırlamaları çok düşük değerlere düşürülmüştür. Makina üreticileri dizel makinalardan çevreye yayılan bu yüksek orandaki emisyonları düşürmek için genellikle makina sistemlerinde egzoz ısısı yönetim sistemlerini kullanmaktadırlar. SCR, DPF ve DOC, bu sistemlerin dizel motorlarda en yaygın kullanılan türlerindendir. SCR göreceli olarak NOx emisyonlarını düşürmek için daha fazla kullanılırken, DPF yöntemi PM emisyonlarını azaltmakta tercih edilmektedir. DOC yöntemi ise, yanmamış hidrokarbon ve karbonmonoksit oranları için çevre koruma ajanslarınca dizel motorlara konulan sınırlamaların sağlanmasına yönelik bir sistemdir. Her ne kadar bahsi geçen bu ısıl yönetim sistemleri dizel motorlar için belirlenmiş emisyon sınırlarını sağlamak amacıyla kullanılmaktaysa da, pratikte kullanım sırasında her bir egzoz ısıl yönetim sisteminin kendisine has sıkıntıları ve yol açtığı zorluklar bulunmaktadır. Bu sistemlerde, yüksek emisyon dönüşüm verimi sağlayabilmek için genellikle yüksek egzoz gazı sıcaklıklarına ihtiyaç duyulmaktadırlar. Bir başka ifadeyle, bu sistemler sıcaklığa oldukça bağlıdır ve verimli olabilmeleri için katalizör taşıyıcı sıcaklıklarının 250oC'den yüksekte tutulması gerekmektedir. Bu da ancak motordan ısıl yönetim sistemlerine gönderilen egzoz gazı sıcaklığının 250oC'nin üzerinde sürekli bir şekilde seyretmesi ile sağlanabilir. Fakat, dizel motorlarda egzoz gazı sıcaklıkları, dizel motorun çalışma alanında (hıza ve yüke bağlı) özellikle hızın ve yükün nispeten daha düşük seyrettiği durumlarda genellikle 250oC'nin altında kalmaktadır. Düşük egzoz gazı sıcaklığı ile çalışma durumu da, oldukça verimsiz egzoz ısıl yönetimine ve dizel motorun bu koşulda çalıştığı noktalar için yeterli emisyon düşürümünün sağlanamamasına sebep olur. Makina imalatçılarının bu performans noktalarında gereken yüksek egzoz gazı sıcaklarına ulaşabilmek için çözümler üretmesi gerekmektedir. Dizel motorlarda; makina hızının ve makina yükünün nispeten daha düşük olduğu motor performans alanlarında, 250oC'den yüksek egzoz gazı sıcaklığı elde etmek için başvurulan güncel metodlardan birisi de değişken valf zamanlamasıdır (VVT). Emme ve egzoz valflerinin açılma ve kapanma zamanları değiştirilerek, VVT bir dizel motoruna herhangi bir hız veya herhangi bir yük durumu için uygulanabilir. Bu nedenle; bu çalışmanın amacı, 6 silindirli ve 4 stroklu bir dizel motorunun egzoz gazı sıcaklığının 250oC'nin altında kaldığı performans noktalarında, farklı hız ve farklı yük durumları için VVT yöntemini uygulayarak egzoz gazı sıcaklığını 250oC'nin üstüne çıkarabilmek ve dolayısıyla makina sisteminde daha verimli egzoz ısıl yönetimi elde edebilmektir. Valf açılma ve kapanma zamanlamalarının yanı sıra emme ve egzoz maksimum valf açıklıklarının değişimi de yine egzoz gazı sıcaklığını daha da arttırmak için uygulanmıştır. Çalışmadaki hedef, bu yüksek egzoz gazı sıcaklıklarını elde ederken, başlangıç emme ve egzoz valf açılma ve kapanma zamanlamaları ile başlangıç maksimum valf açıklıklarına kıyasla sistemde herhangi bir yakıt tüketimi artımına sebep olmadan VVT yöntemini birçok farklı hız ve yük durumu için uygulayabilmektir. Tez çalışmasında öncelikle altı-silindirli türboşarjlı ve arasoğutuculu marinize bir dizel motor sistemi LES motor simülasyon programı kullanılarak, egzoz gazı sıcaklıklarını ve egzoz gazı kütle akış oranlarını incelemek için modellenmiştir. Simülasyon programı, içerisinde marinize dizel motor sistemini oluşturan birçok farklı unsuru (silindirler, portlar, valfler, türboşarjer, arasoğutucu, elemanları birbirine bağlayan borular vs.) bulundurmaktadır. Simülasyonu oluşturan bu parçalar toplu olarak bir şekil üzerinde gösterilmiş ve ardından programda kullanılan kabuller ve programa bu elemanlara ait verilerin girişi detaylı bir şekilde gerek metin içinde gerekse de tezin Ek kısmında gösterilmiştir. Ayrıca, bu unsurlarda hesaplamalar için kullanılan matematiksel denklemler de yine ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Tez çalışmasının ilerleyen safhalarında LES programında modellenen marinize dizel motorun 1200 rpm hızında ve 2.50 bar sabit motor yükünde (ortalama efektif basınç) çalıştığı düşünülmüş ve emme valfi kapanma (IVC) zamanlamasının daha erken/geç kapanması durumu açık literatürdeki bir deneysel çalışma ile karşılaştırılmıştır. Yapılan inceleme ve kontroller sonucunda teorik modellemenin literatürdeki baz deney sonuçlarıyla uyumlu olduğu görülmüş, modellemenin kabul edilebilirliği ve doğruluğu anlaşılmıştır. Bilgisayar modellemesi ile hesaplanan türbin çıkış sıcaklığı (TET) ve hacimsel verim değerlerinin literatür deney sonuçları ile uyumlu olduğu gözlenmiştir. Böylece modelleme programının egzoz gazı sıcaklığı hesabında da rahatlıkla kullanılabileceği görülmüştür. Modellemenin doğrulama aşamasında; sabit yük koşulu altında, IVC'nin orijinal kapanma krank açısı (CA) değerinden 65 derece CA geriye ötelenmesi veya 100 derece CA ileriye ötelenmesinin TET değerinin 250oC'den yüksek olması için yeterli olduğu gösterilmiştir. IVC'nin ileri ve geri ötelenmesi ile 55oC'ye varana kadar TET artışı elde edilmiştir. Ayrıca, IVC'nin diğer makina performans parametreleri üzerindeki etkisi incelendiğinde IVC'nin erken ve geç kapanmasının yakıt tüketimini azalttığı gözlenmiştir. Erken kapanma geç kapanmaya kıyasla biraz daha fazla yakıt tasarrufu sağlamaktadır. İleri ve geri ötelenmiş IVC değerlerinin etkileri P-V indikatör diyagramında gösterilmiş, sonuçları orijinal IVC değerleri için açık literatürde ortaya konulan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar sonunda yakıt tasarrufunun sistemdeki pompalama kayıplarının azalmasından kaynaklandığı görülmüştür. Öte yandan, bu erken ve geç kapanma zamanlamaları başlangıç değerine kıyasla, egzoz gazı kütle akış oranında oldukça yüksek düşüşlere neden olmaktadır. Erken IVC (EIVC); motorun hacimsel verimini, geç IVC (LIVC) zamanlamasına göre daha fazla düşürdüğü için egzoz gazı kütle akışında daha yüksek oranda azalışa sebep olmaktadır. Tez çalışmasının ilerleyen safhalarında ise egzoz gazı sıcaklıklarını 250oC'nin yukarısına çıkarmak ve bunu yaparken egzoz gazı akış oranında azalmaya yol açmamak için erken emme valfı düzenlemesine ek başkaca VVT seçenekleri de araştırılmıştır. Erken egzoz valf kapanması, geç emme valfi açılması ve erken egzoz valfi açılması (EEVO) uygulamalarının hepsi ayrı ayrı incelenmiştir. EEVO'nun EIVC ile birleştirilmesinin en iyi seçenek olduğu görülmüştür. Çünkü EEVO; hem egzoz gazı sıcaklığını hızlı bir şekilde arttırmakta, hem de egzoz akış oranı üzerinde olumsuz bir etki yaratmamaktadır. Ayrıca, her ne kadar EEVO yöntemi yakıt tüketimini arttırsa da, EIVC metodunun sistemde sağladığı yakıt tasarrufu ile bu yükseliş en aza indirilebilir ve hatta dengelenerek başlangıçtaki yakıt tüketim değeri korunabilir. Bu nedenle, birleştirilmiş EIVC & EEVO yöntemi sisteme sabit yük altında uygulanmıştır. EIVC başlangıç zamanından sadece 40 derece CA geriye ötelenmiş ve EEVO da başlangıç açılma değerinden 70 derece CA daha önce açılmıştır. Her ne kadar sistemde 250oC'ye oldukça yakın egzoz gazı sıcaklığı elde edilmiş olsa da, birleşik valf zamanlaması metodu başlangıç valf zamanlamasına nazaran 1 %'den biraz daha fazla bir oranda yakıt tüketiminde artışa neden olmuştur. Sonraki aşamada, emme ve egzoz maksimum valf açıklık değerlerinin değişimi incelenerek simülasyonda oluşan bu % 1'lik yakıt tüketimi artışı giderilmeye çalışılmıştır. Başlangıç valf açıklıklarına kıyasla daha küçük emme valfi maksimum açıklığı ile daha yüksek egzoz valfi maksimum açıklığı kullanıldığında, TET değerinin 250oC'den çok daha yüksek değere ulaşabilmesi sağlanmıştır. Ancak bundan daha da önemli olan sonuç, bu yüksek egzoz gazı sıcaklığı elde edilirken, sistemdeki yakıt tüketiminin başlangıç valf zamanındaki değere düşürülebilmiş olmasıdır. Yöntem, her ne kadar egzoz kütle debisini biraz azaltsa da, TET değerini başlangıç valf maksimum açıklık değerlerine nazaran yeterince arttırdığı için ısıl sisteme gönderilen egzoz gazı termal gücü sabit kalabilmektedir. Son aşamada, yöntemin başarılı olduğunun görülmesi üzerine, metod farklı makina hızlarına (1000 rpm'den 2000 rpm'e) ve birçok farklı makina yük durumuna (1.0 bar'dan 5.0 bar'a) uygulanmıştır. VVT metodu ile, başlangıç valf açılma ve kapanma zamanları ile başlangıç valf maksimum açıklık değerlerine kıyasla, çok daha düşük makina yüklerinde egzoz gazları 250oC TET değerine ulaşabilmektedir. Örneğin, 1200 rpm makina hızı için; dizel motor başlangıç valf değerlerinde, 250oC'nin üstünde egzoz kütle akışını ancak 4.50 bar yüklü durumda sağlayabilirken, VVT ve değişken valf açıklık değerleri ile aynı sıcaklığa 2.50 bar motor yükü durumunda ulaşabilmektedir. Yük durumundaki iyileştirme farklı motor hızlarında farklı değerler alsa da, 250oC egzoz gazı TET eğrisi bu yöntem ile motorun çalıştığı bütün hızlarda daha düşük makina yük durumlarına indirilebilmektedir. Bu da dizel motorun, başlangıç valf durumuna nazaran, çalışma bölgesinin çok daha büyük bir kısmında daha verimli egzoz ısıl yönetimine sahip olabilmesi ve emisyon değerlerini izin verilen sınır değerlerde tutabilmesi demektir. Daha da önemli olan sonuç ise, bu sonucun orijinal valf zamanlamasına nazaran fazladan bir yakıt tüketimi gerektirmeden gerçekleşmiş olmasıdır. Ayrıca, her ne kadar egzoz gazı kütle akışında düşüş gözlense de; hesaplanan azalma, yalnızca IVC zamanlamasının ileri ve geri ötelenmesi ile 250oC TET değerinin elde edildiği durumdaki kadar yüksek olmamaktadır. Tezin sonuç kısmında modelleme sonuçları tartışılmış, araştırmanın genel değerlendirmesi yapılmış ve gelecekte bu yönde çalışma yapacak araştırmacılar için çalışma alan önerileri belirtilmiştir. Bu çalışmayla VVT tekniğinin marinize dizel motorların özellikle manevra veya liman içi gibi düşük yükte çalışma durumlarında egzoz gazı sıcaklıklarının 250oC'nin üzerine nasıl çıkarılabileceği ortaya konuluştur. Teorik araştırmanın deneysel araştırmayla desteklenerek gelecekte emisyon azaltımı ile alakalı çalışmalara yöntem bazında fikir vermesi, yol göstermesi ve katkı sağlaması umulmaktadır. Tez bulgularıyla marinize dizel motorların egzoz ısıl yönetim sistemleri çok daha verimli hale getirilebilir ve aranan/izin verilen emisyon kriterleri karşılanabilir.