Modelado 1D de chorros con diferentes combustibles en condiciones de motor Diesel

Abstract

[ES] El objetivo global de este Trabajo Fin de Grado es calcular un modelo reactivo de un chorro de combustible Diesel que permita obtener la penetración y la distancia entre el orificio de inyección y la base de la llama dónde se sitúa el frente de reacción premezclado, el Lift-off length . El trabajo parte del estudio de la influencia de las características del flujo interno de la tobera sobre el desarrollo del spray evaporativo para dos geometrías de tobera y tres combustibles diferentes. La primera parte del trabajo pretende comparar el comportamiento del chorro cuando se modifica el tipo de combustible de manera inerte. Los combustibles utilizados son, por un lado, un combustible de sustitución para representar mejor las propiedades físicas y químicas del combustible Diesel, el surrogate , formado por n-Tetradecano, n-Decano y ⍺ -Methylnaphthalene y por otro lado, dos mono-componentes como son el n-Heptano y el n-Dodecano. Para poder realizar la comparación, se han calculado parámetros globales de la combustión en chorros tales como la penetración y liberación de calor. El combustible n-Heptano muestra las longitudes de líquido más cortas, seguidas por el n-Dodecano y finalmente el combustible de sustitución. A continuación, una vez obtenida la información detallada de la evolución de los chorros de combustible Diesel, se desarrolla un profundo estudio del chorro basado en simulaciones numéricas y en razonamientos teóricos que permitirá predecir el modelo efectivamente. Mediante herramientas matemáticas se procede a calcular el modelo inerte de manera estacionaria y transitoria utilizando dos métodos: el método implícito y el método explícito. A partir de una rigurosa calibración, se encuentra que el modelo explícito necesita un paso temporal menor que el implícito. Por tiempo de cálculo, ya que los resultados son iguales, el método utilizado será el implícito. Se observa que el modelo es capaz de predecir de manera razonable el tiempo de retraso y el Lift-off length . Finalmente, se introducen los datos obtenidos por el modelo DICOM inerte en el código desarrollado para el modelo transitorio y se calibra a partir de los valores de cada caso. Una vez calibrado se calculan el tiempo de retraso, la longitud de Lift-off y la fracción de mezcla para cada uno de los casos. Se valida el modelo cuando se comparan los resultados del éste con los experimentales ya que los modelados arrojan resultados razonablemente buenos a pesar de las simplificaciones que tiene el modelo.