Optimisation of a heavy duty diesel engine cooling system using computer aided fluid dynamics(fluent)

Abstract

Bu çalışmada Mercedes O403 otobüsleri'nin soğutma sistemi incelenmektedir. Yüksek güçlü dizel motorların soğutma sistemleri dört ana devre başlığında incelenebilir.Bunlar soğutucu devresi, yağlama devresi, motor hava devresi ve genel hava akış devresidir. Bu devreler ve bunlarda kullanılan parçalar çalışmada genel olarak anlatılmıştır. Hava akış devresi tüm bu devreler içinde bu çalışma için en önemlisidir. Çalışmada soğutma odasındaki hava akışı incelenmektedir. Soğutma odasında soğutma sisteminin parçalan olan radyatör, hava radyatörü ve fan bulunmaktadır. Ayrıca bu odada hava akışına direnç etkisi yaratacak aküler ve hava filtresi de vardır. Soğutma odasının geometrik ve Matematik modeli hazırlandıktan sonra Fluent programına girilmiştir. Soğutma odasındaki hava akışına ait sonuçlar Fluent programından alınmıştır. Geometrik model üzerinde fan yerleştirme açısı değiştirildiğinde radyatör ve hava radyatörü üzerinden geçen hava miktarında artma dolayısıyla hava filtresinin ve akülerin hava akışına gösterdiği direnç de azalma sonucuna varılmıştır. Sonuç da aynı soğutma sistemi kullanarak sadece yerleştirme açılarında yapılan değişiklik ile O403 otobüslerinin soğutma sistemi kapasitesi arttırılmıştır. Bu çalışma tasarım aşamasında simülasyon kullanmanın avantajlarını ispatlayan bir. örnek olarak gösterilebilir.The cooling system of a heavy duty diesel engine used in a Mercedes O-403 bus is examined in this study. Cooling system of heavy duty diesel engines can be examined in four circuits. The coolant circuit, oil circuit, intake charge air circuit and airflow circuit are the parts of the cooling system. These main circuits and their parts are explained in this study. The air flow circuit is the most important part of cooling system for this study since the air flow through the cooling room is modeled and examined. The intercooler, radiator and fan are installed in the cooling room. And also there are parts like batteries and air filter that have resistant effect to air flow installed in the cooling room. After developing the geometrical and mathematical model for the cooling room this model is imported to fluent. The properties of the air flow through the cooling room is taken from fluent. By changing the installation angle of the fan in the geometrical model the resistant effects of the batteries and air filter to air flow decreased and as a result the mass of air passing through intercooler and radiator is increased. So the cooling capacity of the cooling system of a Mercedes O-403 bus is increased while using the same cooling system parts but changing their installation angles. This study is a very good example that shows the advantages of using CFD for design of a cooling system.