Tapahtumat

Väitös laskennallisen virtausmekaniikan ja kemian alalta, DI Heikki Kahila

Suurteholaskennalla puhdasta kaasun palamista.
virtausmekaniikka

Diplomi-insinööri Heikki Kahila väittelee 31.5.2019 kello 12.00 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, konetekniikan laitoksella, aiheesta Kahden polttoaineen syttymisen laskennallinen mallintaminen. Väitöskirjan englanninkielinen nimi on Numerical modeling of spray-assisted dual-fuel ignition. Väitöksen ala on laskennallinen virtausmekaniikka, kemia.

Väitöstyössä esitetään maailman ensimmäinen suurteholaskennan avulla mallinnettu kolmiulotteinen kuvaus turbulenttisesta syttymis- ja palamisprosessista modernissa kaksoispolttoainemoottorissa.

Kahta polttoainetta hyödyntävät polttomoottorit ovat yleistyneet esimerkiksi merenkulun propulsioratkaisuissa nestemäisen maakaasun korvatessa polttoöljyn ja dieselin primääripolttoaineena. Toisen polttoaineen, kuten reaktiivisen dieselin, käyttämisellä pyritään parantamaan maakaasun muuten heikkoja syttymisominaisuuksia, ja tavoitteena on minimoida epätäydellinen palaminen ja siitä syntyvät haitalliset kasvihuonekaasupäästöt. Kahden polttoaineen muodostaman seoksen syttymis- ja palamisfysiikan ymmärryksessä on kuitenkin selkeitä aukkoja ja niiden selvittämiseksi on usein käytettävä laskennallisia menetelmiä.

Käytännön moottoriratkaisuissa dieselpolttoainetta ruiskutetaan lyhyesti moottorin palotilaan, jossa se, syttyessään yhdessä maakaasu-ilmaseoksen kanssa, mahdollistaa puhtaan palamisen vaikeissakin olo-suhteissa.

Väitöskirjassa sovelletaan laskennallisen kemian ja virtauslaskennan menetelmiä mikrometriskaalan virtausrakenteiden ja monimutkaisen hiilivetykemian kuvaamiseksi. Työn tulokset antavat uutta kvantitatiivista tietoa dieselsuihkun ja maakaasuilmaseoksen sekoittumisprosessista sekä niiden yhtäaikaisen syttymiskemian eri vaiheista. Moottorivalmistajat pystyvät soveltamaan näitä tuloksia esimerkiksi sytytysjärjestelmän kontrollin parantamisessa. Lisäksi samanlaisia mallinnusmenetelmiä voidaan käyttää lähitulevaisuudessa muiden vaihtoehtoisten polttoaineiden kuten metanolin, biokaasun, vedyn ja niiden seosten palamisominaisuuksien selvittämisessä.

Vastaväittäjä: Professori Christer Fureby, Lundin yliopisto, Ruotsi

Valvoja: Professori Ville Vuorinen, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos

Väitöskirjan verkko-osoite: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49

Väittelijän yhteystiedot: Heikki Kahila, [email protected]

  • Julkaistu:
  • Päivitetty: