ESTUDIO DEL CHORRO DISEL EN CONDICIONES EVAPORATIVAS INERTES

ESTUDIO DEL CHORRO DIÉSEL EN CONDICIONES EVAPORATIVAS INERTES CON UN NUEVO CONCEPTO DE GEOMETRÍA DE TOBERA DE INYECCIÓN Autor: Sánchez Molina, Juan juasa 11 j@etsid. upv. es Tutor: De La Morena Borja, Joaquín joadela@mot. upv. es Grado en Ingeniería Aeroespacial Trabajo de Fin de Grado

ÍNDICE GENERAL 1. Introducción 2. Objetivos 3. Herramientas experimentales 4. Metodología de simulación en CFD 1. 2. 3. Características del estudio Condiciones de contorno Estudio de sensibilidad de malla 5. Resultados 6. Conclusiones 7. Presupuesto TFG - Juan Sánchez Molina 2

ÍNDICE GENERAL 1. Introducción 2. Objetivos 3. Herramientas experimentales 4. Metodología de simulación en CFD 1. 2. 3. Características del estudio Condiciones de contorno Estudio de sensibilidad de malla 5. Resultados 6. Conclusiones 7. Presupuesto TFG - Juan Sánchez Molina 3

INTRODUCCIÓN Actualidad Problema Importancia • Gran número de motores Diesel en Europa. • Desarrollo de soluciones que permitan a los motores cumplir las exigencies del mercado y regulaciones. • Control del proceso de combustion, incluyendo el sistema de inyección de combustible. TFG - Juan Sánchez Molina 4

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OBJETIVOS Principal Secundario • Estudio del comportamiento del proceso de inyección para diferentes geometrías de tobera de inyección. • Estudio experimental de variables y análisis mediante CFD. TFG - Juan Sánchez Molina 6

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HERRAMIENTAS EXPERIMENTALES Tasímetro Visualización Cantidad de movimiento TFG - Juan Sánchez Molina 8

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Longitudes de apertura 1/3·L 1/4·L Geometría de inyección Diámetro de expansión Casos de estudio 2·D 0 3·D 0 50 MPa Presión de inyección 100 MPa 150 MPa TFG - Juan Sánchez Molina 10

CARACTERÍSTICAS DE ESTUDIO Dos posibles estados para el diésel: fase líquida y fase vapor. Posibles fenómenos de cavitación. Método de turbulencia k-epsilon (RNG) por defecto. No hay condición de deslizamiento en la pared. TFG - Juan Sánchez Molina 11

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CONDICIONES DE CONTORNO Inlet: diferentes presiones de inyección Wall: condiciones por defecto del programa Outlet: contrapresión de 5 MPa TFG - Juan Sánchez Molina 13

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ESTUDIO SENSIBILIDAD DE MALLA Tipo de malla Tamaño de celda (mm) 1 0. 032 2 0. 016 3 0. 008 4 0. 004 5 0. 002 TFG - Juan Sánchez Molina 15

ESTUDIO SENSIBILIDAD DE MALLA TFG - Juan Sánchez Molina 16

ESTUDIO SENSIBILIDAD DE MALLA TFG - Juan Sánchez Molina 17

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RESULTADOS Resultados método experimental • Gasto másico • Momento de inercia • Longitud líquida • Visualización fase vapor Resultados método computacional • Gráficos numéricos • Gasto másico • Momento de inercia • Coeficientes de descarga • Contornos de variables de estudio • Presión • Velocidad (módulo, radial, tangencial, vectores) • Intensidad turbulenta • Fase líquida y fase vapor TFG - Juan Sánchez Molina 19

RESULTADOS EXPERIMENTALES Momento inercia Gasto másico TFG - Juan Sánchez Molina 20

RESULTADOS EXPERIMENTALES Longitud líquida 800 K Longitud líquida 900 K Longitud Eficiencia atomización TFG - Juan Sánchez Molina 21

Penetración y ángulo de spray TFG - Juan Sánchez Molina 22

GASTO MÁSICO TFG - Juan Sánchez Molina 23

MOMENTO DE INERCIA TFG - Juan Sánchez Molina 24

COEFICIENTES DE DESCARGA TFG - Juan Sánchez Molina 25

VECTORES VELOCIDAD TFG - Juan Sánchez Molina 26

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INTENSIDAD TURBULENTA TFG - Juan Sánchez Molina 29

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FASE LÍQUIDA Y FASE VAPOR TFG - Juan Sánchez Molina 31

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CONCLUSIONES Gasto másico • Se comprueba mediante simulación CFD las tendencias obtenidas de forma experimental. Coeficientes de descarga • Crece con el aumento de presión de inyección en los tipos Standard y 3·D 0. • Para los casos 2·D 0 el óptimo ocurre con una presión de inyección menor. • Mayor para apertura a 1/3 que para 1/4. TFG - Juan Sánchez Molina 34

CONCLUSIONES Velocidad • Mayor influencia de la presión de inyección. • Zonas de baja velocidad en la zona de expansión que generan zonas de vapor o recirculación. Fenómenos de turbulencia • Máximos en las zonas de vapor y recirculación en la expansión. • Favorece el aumento de velocidad del fluido a la salida. TFG - Juan Sánchez Molina 35

ÍNDICE GENERAL 1. Introducción 2. Objetivos 3. Herramientas experimentales 4. Metodología de simulación en CFD 1. 2. 3. Características del estudio Condiciones de contorno Estudio de sensibilidad de malla 5. Resultados 6. Conclusiones 7. Presupuesto TFG - Juan Sánchez Molina 36

PRESUPUESTO • Presupuesto total del presente Trabajo de Fin de Grado: Concepto Importe Parte experimental 1331. 77 € Parte computacional 6396. 16 € SUBTOTAL Imprevistos (10%) 7727. 93 € 772. 80 € TOTAL NETO IVA (21%) 8500. 73 € 1785. 16 € TOTAL TFG - Juan Sánchez Molina 10285. 89 € 37

FIN ¡Gracias por su atención!