Väitös konetekniikan alalta, M.Sc. Ali Shahanaghi

Palamismoodit heterogeenisessa lämpötilakentässä käyttäen numeerista mallinnusta

Polttoprosessien tehokkuuden parantaminen ja päästöjen vähentäminen eri sovelluksissa, kuten
moottoreissa, on ratkaisevan tärkeää päästötavoitteiden saavuttamiseksi. Liekkien stabiilisuuteen ja
erilaisten prosessien suorituskykyyn vaikuttaa kuitenkin merkittävästi palamisen epästabiilisuusilmiöt.
Esimerkiksi polttomoottoreissa eräs tällainen ei-toivottu ilmiö on “nakutus”. Erilaisten tekijöiden,
kuten polttoaineen kemian, paineheilahteluiden ja syttymisrintaman etenemisen monimutkaisen
vuorovaikutussuhteen ymmärtäminen on edelleen alkutekijöissään. Näitä näkökohtia käsitellään tässä
väitöskirjassa, joka keskittyy palamisen fysiikkaan ja kemiaan. Aihe on relevantti erityisesti
kipinäsytytteisten (SI) polttomoottorisovellusten näkökulmasta. Pääasiallinen tavoite on syventää
ymmärrystä palamisen dynamiikasta ja bensiini-tyyppisten surrogaattipolttoaineiden ominaisuuksista
vaihtelevissa lämpö- ja paineolosuhteissa SI-moottoreissa.
Analysoimalla taustalla olevia termofysikaalisia mekanismeja pyritään selvittämään palamisrintaman ja
paineaaltojen syntymekanismeja. Tarkastelun kohteena on mm polttoaineseoksen kuumat paikalliset
alueet joista polttoaine voi syttyä itsestään. Tähän tutkimukseen sisältyy teorian ja numeerisen
metodologian kehittäminen sekä simulaatiotulosten analyysi. Erityisesti esitetään systemaattinen
teoreettinen/numeerinen lähestymistapa sekä tehokas virtausratkaisija, joilla pystytään selittämään ja
tutkimaan tarkasteltavia termofysikaalisia ilmiöitä kemiallisesti reaktiivisessa kaasuvirtauskentässä.
Tutkimuksessa havaitaan tarkasteltavan parametriavaruuden monipuolinen topologinen rakenne
erilaisten palamismoodien näkökulmasta. Löydökset valaisevat esimerkiksi nk “negative temperature
coefficient” (NTC) kemian vaikutusta syttymisilmiöihin sekä NTC-kemian vaikutusta muodostuvaan
reaktiivisen virtauskentän rakenteeseen. 

Tohtoriopiskelija: Ali Shahanaghi

Vastaväittäjä: Prof. Michael Lieberman, Tukholman yliopisto, Ruotsi

Kustos: Prof. Ville Vuorinen, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään verkossa.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49