Golfpallon pintakuvion vaikutus virtaukseen moottorin imukanavassa

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tutkittiin golfpallon pintakuvioinnin soveltuvuutta polttomoottorin imu- ja pakokanaviin. Tavoitteena oli selvittää, parantaako pintakuviointi virtausominaisuuksia verrattuna tehdaskarheaan pintaan. Työssä suunniteltiin ja 3D-tulostettiin neljä geometrialtaan identtistä, mutta sisäpinnaltaan erilaista imukanavaa: tehdaskarhea, sileä, pienikuvioinen ja isokuvioinen golfpallopinta. Mittaukset tehtiin SuperFlow SF-1020 -virtauspenkillä. Tilavuusvirtaa mitattiin 0,5 mm välein 0,5–15,0 mm venttiilin nostoilla, ja virtausnopeuksia mitattiin Pitot-putkilla seitsemästä mittapisteestä.

Tulosten perusteella sileä kanava tuotti suurimman tilavuusvirran sekä imu- että pakosuunnassa maksimi venttiilin nostolla (15 mm). Seuraavina olivat tehdaskarhea, pienikuvioinen ja heikoimpana isokuvioinen kanava, eli pinnan epätasaisuuden kasvaessa maksimivirtaus heikkeni. Pienillä venttiilin nostoilla (noin 0,5–7 mm) isokuvioinen pinta suoriutui imupuolella muita paremmin, mikä viittaa laminaari–turbulenttisiirtymän mahdolliseen hyötyyn alhaisilla virtausnopeuksilla. Pakopuolella erot olivat pieniä noin 5 mm venttiilin nostoon saakka. Pienimmillä nostoilla (0,5–2 mm) mittausepävarmuus oli suhteellisesti suurin.

Johtopäätöksenä kuoppakuviointi ei parantanut virtauskykyä suurilla venttiilin nostoilla tässä kanavageometriassa, ja sileä pinta oli kokonaisuutena paras, jos tavoitteena on maksimoida tilavuusvirta suurilla nostoilla ja virtausnopeuksilla. Jatkossa suositellaan tutkimaan kuoppien paikallista käyttöä vain kriittisissä kohdissa sekä lisäämään virtausnopeuden mittapisteitä ja mittauksia pienemmillä venttiilin nostoilla.