CFD investigations of mixture formation, flow and combustion for multi-fuel rotary engine

CFD-Studie der Gemischbildung, Gasströmung und Verbrennung in einem Multifuel-Wankelmotor

  • Powerful, smooth, compact and light combined with multi-fuel capability are the main features of the rotary engine. The Wankel engine superb power-to-weight ratio and reliability make it not only suitable for automobile application, but also particularly well suited to aircraft engine use and it can replace the reciprocating piston engine in many areas of use such as sport cars, motorcycle, boats, and small power generation units etc. Since the physics that taking place inside Wankel engine combustion chambers are exceedingly complex, a numerical CFD studies were obtained to understand the unsteady, multidimensional fluid flow and fuel-air mixing inside the combustion chamber of the Wankel rotary engine during the intake and compression cycles. The effects of the engine combustion chamber design and operating parameters on fluid flow and fuel-air mixture formation were investigated: engine velocity, direction of fuel injection into the combustion chamber, with emphasize on diesel and hydrogen injection fuels. The injector nozzle size,Powerful, smooth, compact and light combined with multi-fuel capability are the main features of the rotary engine. The Wankel engine superb power-to-weight ratio and reliability make it not only suitable for automobile application, but also particularly well suited to aircraft engine use and it can replace the reciprocating piston engine in many areas of use such as sport cars, motorcycle, boats, and small power generation units etc. Since the physics that taking place inside Wankel engine combustion chambers are exceedingly complex, a numerical CFD studies were obtained to understand the unsteady, multidimensional fluid flow and fuel-air mixing inside the combustion chamber of the Wankel rotary engine during the intake and compression cycles. The effects of the engine combustion chamber design and operating parameters on fluid flow and fuel-air mixture formation were investigated: engine velocity, direction of fuel injection into the combustion chamber, with emphasize on diesel and hydrogen injection fuels. The injector nozzle size, injected fuel velocity, the position of injector and angle of injection were also investigated.show moreshow less
  • Leistungsfähigkeit, Laufruhe, Kompaktheit und mit geringem Leistungsgewicht, kombiniert mit einer guten Mehrstofffähigkeit sind die besonderen Eigenschaften eines Wankelmotors. Das hervorragende Leistungsgewicht des Wankelmotors und die Zuverlässigkeit machen den Motor nicht nur für Automobilanwendung interessant, sondern er ist auch besonders geeignet für Luftfahrtanwendungen und er kann Hubkolbenmotoren in vielen Anwendungen, wie z.B. in Sportfahrzeugen, Motorrädern, Booten und kleinen Generatorsystemen ersetzen. Da die physikalischen Vorgänge, die im Verbrennungsraum des Wankelmotors ablaufen, ausserordentlich komplex sind, wurde eine numerische CFD-Studie durchgeführt, um die instationäre, mehrdimensionale Fluidströmung und die Gemischbildung im Verbrennungsraum eines Wankelmotors im Einlass und Kompressionszyklus besser verstehen zu können. Dabei wurden der Einfluss der Form des Verbrennungsraumes und der Betriebsparameter auf die Fluidströmung und die Gemischbildung auf die Parameter Motorbelastung und Richtung derLeistungsfähigkeit, Laufruhe, Kompaktheit und mit geringem Leistungsgewicht, kombiniert mit einer guten Mehrstofffähigkeit sind die besonderen Eigenschaften eines Wankelmotors. Das hervorragende Leistungsgewicht des Wankelmotors und die Zuverlässigkeit machen den Motor nicht nur für Automobilanwendung interessant, sondern er ist auch besonders geeignet für Luftfahrtanwendungen und er kann Hubkolbenmotoren in vielen Anwendungen, wie z.B. in Sportfahrzeugen, Motorrädern, Booten und kleinen Generatorsystemen ersetzen. Da die physikalischen Vorgänge, die im Verbrennungsraum des Wankelmotors ablaufen, ausserordentlich komplex sind, wurde eine numerische CFD-Studie durchgeführt, um die instationäre, mehrdimensionale Fluidströmung und die Gemischbildung im Verbrennungsraum eines Wankelmotors im Einlass und Kompressionszyklus besser verstehen zu können. Dabei wurden der Einfluss der Form des Verbrennungsraumes und der Betriebsparameter auf die Fluidströmung und die Gemischbildung auf die Parameter Motorbelastung und Richtung der Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum unter besonderer Berücksichtigung der Besonderheiten der Diesel- und Wasserstoffverbrennung untersucht. Ebenso untersucht wurden die Einflüsse der Düsengröße des Injektors, der Einspritzgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der Position der Einspritzdüse und der Einspritzwinkel in den Brennraum.show moreshow less

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Metadaten
Author: Izweik, Husni Taher
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus-14376
Referee / Advisor:Prof. Dr.-Ing. Berg,
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2010
Date of final exam:2009/11/18
Release Date:2010/01/28
Tag:Gemischbildung; Multifuel; Verbrennungskraftmaschine; Wankelmotor; Wasserstoff-Einspritzung
Combustion engine; Hydrogen injection; Mixture formation; Multi-Fuel; Wankel rotary engine
GND Keyword:Numerisches Verfahren; Wankelmotor
Institutes:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe
Institution name at the time of publication:Fakultät für Maschinenbau, Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesen (eBTU) / LS Verbrennungskraftmaschinen und Flugantriebe