ANLISIS COMPUTACIONAL DEL MOVIMIENTO DEL AIRE EN UNA

ANÁLISIS COMPUTACIONAL DEL MOVIMIENTO DEL AIRE EN UNA MÁQUINA DE COMPRESIÓN-EXPANSIÓN RÁPIDA Autor: David Cervelló Sanz Director: Joaquín de la Morena Tutor experimental: Vincenzo Pagano Julio 2018

Índice • INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS • DESCRIPCIÓN DE LA RCEM • RESULTADOS EXPERIMENTALES • METODOLOGÍA • SENSIBILIDAD DE MALLA • RESULTADOS CFD • CONCLUSIONES • PRESUPUESTO 2

1. Introducción y objetivos OBJETIVO GENERAL SISTEMA TJI Encendido en una precámara para: • Aumentar la velocidad de combustión • Mejorar la combustión en mezclas pobres Se divide en: Activo • Pasivo Estudiar el movimiento del aire en el interior de la precámara en un sistema TJI pasivo durante la carrera de compresión (proceso de llenado) OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Caracterizar la turbulencia en el interior de la precámara. • Obtener la distribución del dosado y la temperatura en la precámara. • Obtener una geometría que maximice la homogenización de la mezcla. 3

2. Descripción de la RCEM Diámetro 84 mm 120 - 249 mm 5 - 200 bar Temperatura Hasta 180 °C Régimen de giro 600 - 3000 rpm Carrera Relación de compresión Presión máxima • Simula la carrera de compresión y expansión de un motor • Formada pistones , circuitos hidráulicos y neumáticos. • Elementos principales: § Cámara de combustión § Pistones 4

3. Resultados experimentales Combustión con TJI pasivo • Inestabilidad del encendido • Autoencendido (knocking) • Dispersión cíclica 5

4. Metodología computacional (Converge) Aplicación § IC Engine Condiciones de contorno § Paredes fijas (precámara, cilindro) § Pistón (móvil) § Condiciones iniciales (presión, temperatura, composición) Modelo de turbulencia § K-epsilon Mallado § Base grid (tamaño base) § AMR (refinamiento automático) § Embedding (refinamiento en pared) 6

5. Sensibilidad de malla CASO 4 • 7

6. Resultados: Precámara inicial Temperatura Dosado-1 Dosado-2 TKE Velocidad Dosado-3 8

6. Resultados: Precámara con swirl d-1 mm d-1. 5 mm d-2 mm d 9

6. Resultados: Precámara cono • El cono permite deflectar el flujo de los orificios. Dosado Cono pequeño Cono grande • El torbellino que se crea no es suficiente para distribuir el combustible en un tiempo razonable. 10

6. Resultados: Precámara cilíndrica Caso base Con desfase Diferente ángulo entrada 11

6. Resultados Factor dist: Volumen cuyo dosado relativo es superior a 0, 88 respecto al volumen total. 12

7. Conclusiones • La precámara debe de ser compacta posible. Se han de evitar las geometrías complejas, siempre que se tenga espacio para colocar el inyector y la buja. • Los chorros de los diferentes orificios tiene que tener una interacción mínima entre ellos. Se aplica un desfase. • Se necesita una precámara compacta donde la turbulencia sea mayor y no se disipe tan rápidamente. 13

8. Presupuesto • PERSONAL DEL PROYECTO • MATERIAL INCORPORADO • EQUIPOS Y LICENCIAS • USO DE SALAS 14

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

4. Sensibilidad de malla Estudio AMR Amr 0. 1 Amr 0. 5 -T

4. Sensibilidad de malla Estudio Embedding Amr 0. 1 Amr 0. 5 • El AMR afecta al campo de velocidades en el interior de la precámara. • El embedding tiene más influencia sobre los orificios. Amr 0. 5 -T • Fijamos el AMR en 0. 5 m/s y un tamaño de celdas en la precámara 8 veces menor y 16 veces menor en los orificios.