Trabajo Fin de Grado Modelado 1 D de

Trabajo Fin de Grado Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio Grado en ingeniería aeroespacial Nombre del tutor: García Oliver, José María Nombre del autor: Choi, Moisés Curso académico: 2016 -2017

Índice 1. Introducción 2. Metodología con DICOM. 3. Sprays C y D. 4. Resultados. Calibración 5. Resultados. Estudio paramétrico. 6. Conclusiones. 7. Presupuesto. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 2/21

1. Introducción 1. 1. Motivación: Ø Normativas sobre la reducción de las emisiones contaminantes en MCIA. Ø Comparación entre el CFD y el modelo unidimensional del chorro en condiciones de motor Diesel. Ø Validación de los resultados experimentales mediante la calibración. Ø Capacidad del modelo para evaluar la mezcla en el chorro con diferentes diseños de inyectores. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 3/ 21

1. Introducción 1. 2. Objetivos: Ø Establecer un método de calibración de un modelo de chorro unidimensional. Ø Estudiar el comportamiento de un conjunto de inyectores variando distintos parámetros de operación. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 4/ 21

3. Sprays C y D. Ø Inyectores mono-orifico de la Engine Combustion Network Diámetro nominal de los inyectores SC 200 μm 210003 SD 186 μm 209103 Condiciones de referencia del los inyectores C y D Temperatura ambiente del aire 900 K Presión del aire 6 MPa Densidad del aire 22. 8 kg/m 3 Fracción molar del oxígeno 15% O 2 reactivo/ 0% inerte. Presión de inyección 150 MPa Duración de inyección 1. 5 ms Temperatura del combustible 363 K (90ºC) Combustible n-dodecano Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 5/ 21

2. Metodología con DICOM. Ø Se considera simetría axial del flujo. Ø Se asume un flujo turbulento totalmente desarrollado. Ø Se asume un flujo localmente homogéneo. Ø Se asume una distribución radial Gaussiana. Ø La presión se considera constante a lo largo de todo el spray. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 6/ 21

2. Metodología con DICOM. Datos de entrada: • Numérico. • Morfología. • Tasa de inyección. • Ley de la mezcla. Datos de salida: DICOM • Evolución temporal de los resultados. • Cálculos de las relaciones de estado. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 7/ 21

4. Resultados. Calibración. L Θ 1 Θ 2 Parámetros inyector A: §Θ 1 = 15. 75 º §Θ 2 = 25. 5 º DICOM ¿Diferencias? §L = 0. 015 m Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 8/ 21

4. Resultados. Calibración. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 9/ 21

4. Resultados. Calibración. L Θ 1 Θ 2 Parámetros inyector A: §Θ 1 = 15. 75 º §Θ 2 = 25. 5 º DICOM ¿Diferencias? §L = 0. 015 m SI DICOM Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio ¿Diferencias? 10/ 21

4. Resultados. Calibración. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 11/ 21

4. Resultados. Calibración. L Θ 1 Θ 2 Parámetros inyector A: §Θ 1 = 15. 75 º DICOM §Θ 2 = 25. 5 º ¿Diferencias? §L = 0. 015 m SI SI Barrido de θ 1: 10 º - 20 º DICOM ¿Diferencias? Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 12/ 21

4. Resultados. Calibración. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 13/ 21

4. Resultados. Calibración. L Θ 1 Θ 2 Parámetros inyector A: §Θ 1 = 15. 75 º DICOM §Θ 2 = 25. 5 º ¿Diferencias? §L = 0. 015 m SI SI SI Barrido de θ 1: 10 º - 20 º Barrido de θ 2: DICOM ¿Diferencias? 20 º - 30 º Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 14/ 21

4. Resultados. Calibración. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 15/ 21

4. Resultados. Calibración. L Θ 1 Θ 2 SC 0. 0333 m 17. 15º 23. 45º SD 0. 031 m 17. 05º 24. 10º Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 16/ 21

5. Resultados. Estudio paramétrico. q Condiciones inertes. Resultados. Ø Influencia de la densidad de la cámara. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 17/ 21

5. Resultados. Estudio paramétrico. q Condiciones inertes. Resultados. Ø Influencia de la presión de inyección. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 18/ 21

5. Resultados. Estudio paramétrico. q Condiciones reactivas. Resultados. Ø Influencia de la presión cantidaddedeinyección oxígeno en en la la cámara. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 19/ 21

6. Conclusiones. Ø Se ha establecido una metodología de calibración, ajustando el modelo a la penetración de vapor y líquido. Ø En el caso inerte, se ha analizado la influencia de la presión de inyección y la densidad de la cámara. Ø Para el caso reactivo, se ha analizado la influencia de la presión de inyección y la cantidad de oxígeno. Ø Trabajo futuro: una combustión con una reacción con más etapas. Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 20/ 21

7. Presupuesto. Concepto Alumno Ingeniero asistente Ingeniero tutor Licencias Precio por hora (€/h) 12. 9 19. 58 28. 38 2200 (€) Horas (h) Importe (€) 300 3870 180 80 --- 3524. 4 2270. 4 2200 Presupuesto total 11664. 80 Presupuesto de Ejecución Material 11664. 8 € Beneficio industrial (6%) 700. 07 € Presupuesto de inversión 14459. 11 € IVA (21%) 3036. 41 € Presupuesto Base de Licitación 15401. 28 € Modelado 1 D de chorros Diesel en toberas mono-orificio 21/ 21

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