Van motor tot model: Het maken van een simulatiemodel van een dieselmotor met het computerprogramma WAVE

Veel motorenfabrikanten maken gebruik van computerprogramma's om het gedrag van dieselmotoren in ontwerp- en onderzoekfases te kunnen simuleren. Enerzijds door het betere inzicht dat men krijgt in en tussen fysische grootheden in de motor en anderzijds door het economische aspect: effecten van modificaties of andere ontwerpen kunnen vooraf getoetst en geoptimaliseerd worden, zonder ingrijpende (en dure) verbouwingen aan een motor. De firma Stork Wartsila Diesel (SWD) maakt gebruik van het programma WAVE van Ricardo North America. Het programma is in staat met een model van een dieselmotor simulatieberekeningen uit te voeren met betrekking tot de dynamica van drukken en temperaturen, verbrandingsprocessen en energie-overdracht bij een ingestelde belastingstoestand. De vierdejaarsopdracht, uitgevoerd bij de firma SWD, had als doe het maken van een werkend motormodel van de dieselmotor 6L38 van SWD met dit programma WAVE. Uitgangspunt voor de modelvorming is de onderdelen die de gassenstroom (lucht en afvoergassen) passeert, op te vatten als een netwerk van leidingen verbonden middels knooppunten. Middels constructietekeningen van de motor kan zo een model worden opgebouwd. Een referentiemeting doet dienst om in de ontwerpfase van het model het ten aanzien van vormgeving en performance te kunnen toetsen. De dieselmotor 6L38 is voorzien van een drukvulgroep. Door de wederzijdse afhankelijkheid van het gedrag van motor en drukvulgroep is eerst een model gemaakt zonder drukvulgroep en nadat deze kloppend gemaakt is, is de drukvulgroep van het model toegevoegd. Bij het kloppend maken en toetsen van het motormodel is, doordat WAVE niet beschikt over een goed werkend verbrandingsmodel, gebruik gemaakt van een ingevoerd heatreleaseprofiel om het verbrandingsproces te berekenen. Dit profiel is berekend uit de meetgegevens van de meting die gesimuleerd werd. Met de gevolgde methode is een motormodel tot stand gekomen dat voor een reeks van belastingen goede resultaten bereikt. Het is daarbij echter niet gelukt de lage druklussen van metingen en simulaties in overeenstemming te krijgen. Het motormodel dat met dit programma is gemaakt, heeft als nadeel dat door de tekortkomingen van het verbrandingsmodel het niet mogelijk is nauwkeurige uitspraken te doen omtrent in-cilindrische processen en de daarmee samenhangende parameters, zoals bijvoorbeeld vorming van NOx.Mechanical, Maritime and Materials EngineeringMarine and Transport TechnologyShip Design, Production and OperationOEMO 95/0