Investigation of Thermal Insulation Performance at Different Coating Thicknesses by Using Finite Volume Method

Bahadır Erman Yüce; Serkan Özel

Makale detayları

Investigation of Thermal Insulation Performance at Different Coating Thicknesses by Using Finite Volume Method

Yazarlar:

Bahadır Erman Yüce | Serkan Özel

Yayıncı:

Van Yuzuncu Yıl University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.28 Issue 2, pp.641-650

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001293904

pISSN:

1300-5413

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study, the effect of coating thickness and thermal property on the temperature distribution of an internal combustion diesel piston was investigated numerically. A piston was modelled in three-dimensional, and then a grid independency test was performed. The optimum element number was selected without losing computational accuracy. The thickness values were considered as 250, 500, and 750 μm. Tungsten Carbide WC and Zirconia ZrO2 were used as coating material. Convective heat loads were applied as boundary conditions. Temperature values in different locations were used to evaluate the thermal performance of the coating layer. The numerical results showed that WC doesnt have a significant effect by the mean of thermal insulation and WC-coated piston top surface temperature is like uncoated temperature even with the higher thickness values. However, ZrO2 has a better performance as thermal insulation material, and its effectiveness increases with higher thickness values.

 In this study, the effect of coating thickness and thermal property on the temperature distribution of an internal combustion diesel piston was investigated numerically. A piston was modelled in three-dimensional, and then a grid independency test was performed. The optimum element number was selected without losing computational accuracy. The thickness values were considered as 250, 500, and 750 μm. Tungsten Carbide WC and Zirconia ZrO2 were used as coating material. Convective heat loads were applied as boundary conditions. Temperature values in different locations were used to evaluate the thermal performance of the coating layer. The numerical results showed that WC doesnt have a significant effect by the mean of thermal insulation and WC-coated piston top surface temperature is like uncoated temperature even with the higher thickness values. However, ZrO2 has a better performance as thermal insulation material, and its effectiveness increases with higher thickness values.

 In this study, the effect of coating thickness and thermal property on the temperature distribution of an internal combustion diesel piston was investigated numerically. A piston was modelled in three-dimensional, and then a grid independency test was performed. The optimum element number was selected without losing computational accuracy. The thickness values were considered as 250, 500, and 750 μm. Tungsten Carbide WC and Zirconia ZrO2 were used as coating material. Convective heat loads were applied as boundary conditions. Temperature values in different locations were used to evaluate the thermal performance of the coating layer. The numerical results showed that WC doesnt have a significant effect by the mean of thermal insulation and WC-coated piston top surface temperature is like uncoated temperature even with the higher thickness values. However, ZrO2 has a better performance as thermal insulation material, and its effectiveness increases with higher thickness values.

 Bu çalışmada, kaplama kalınlığının ve ısıl özelliğinin, içten yanmalı bir dizel motor pistonunun sıcaklık dağılımına olan etkisi sayısal olarak incelenmiştir. Piston üç boyutlu olarak modellenmiş ve ardından ağdan bağımsızlık çalışması yapılmıştır. Hesaplama hassasiyetini düşürmeden, en uygun eleman sayısı seçilmiştir. 250, 500 ve 750 μm olmak üzere üç farklı kaplama kalınlığı çalışılmıştır. Kaplama malzemesi olarak ise Tungsten Karbür WC ve Zirkonya ZrO2 kullanılmıştır. Sınır şartları olarak taşınım ısıl yükleri uygulanmıştır. Kaplama tabakasının ısıl performansını değerlendirmek için farklı konumlardaki sıcaklık değerleri kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar göstermiştir ki, WC kaplamasının ısıl yalıtım üzerinde kayda değer bir etkisi yoktur ve kaplama yüzeyinin üzerindeki sıcaklık değerleri farklı kaplama kalınlıklarında bile kaplama yapılmayan piston ile aynıdır. Fakat, ZrO2 ısıl yalıtım malzemesi olarak çok daha iyi bir performansa sahiptir ve bu durum artan kalınlık değerleri ile artmaktadır.

Makale detayları

Investigation of Thermal Insulation Performance at Different Coating Thicknesses by Using Finite Volume Method

Yazarlar:

Bahadır Erman Yüce | Serkan Özel

Yayıncı:

Van Yuzuncu Yıl University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.28 Issue 2, pp.641-650

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001293904

pISSN:

1300-5413

Coating

FVM

Thermal analysisIsıl analiz

Kaplama

SHA

Sayı

Makale detayları

Investigation of Thermal Insulation Performance at Different Coating Thicknesses by Using Finite Volume Method

Yazarlar: Bahadır Erman Yüce | Serkan Özel

Yayıncı: Van Yuzuncu Yıl University

Ana Başlıklar: Mühendislik

Dergi: Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.28 Issue 2, pp.641-650

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 8/2023

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001293904

pISSN: 1300-5413

Coating

FVM

Thermal analysisIsıl analiz

Kaplama

SHA

Sayı

Yazarlar:

Bahadır Erman Yüce | Serkan Özel

Yayıncı:

Van Yuzuncu Yıl University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.28 Issue 2, pp.641-650

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2023

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001293904

pISSN:

1300-5413