Nueva aproximación para la optimización de cálculos conjugados de transferencia de calor para motores de combustión interna alternativos

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio de la transferencia de calor a través de las paredes de la cámara de combustión de un MCIA, utilizando para ello cálculos conjugados de transferencia de calor (CHT) mediante la herramienta computacional CONVERGE. En una misma simulación 3D, se acopla el cálculo del proceso de combustión en la cámara con el de la transferencia de calor a través de las paredes sólidas. Se persigue como objetivo determinar las pérdidas de calor en la cámara de combustión y conocer la distribución espacial de temperatura en las superficies sólidas expuestas al fluido durante el ciclo motor. Esto tiene especial interés para estudiar cómo reducir las pérdidas de calor en el motor, ya que con ello se podría ganar en eficiencia térmica. Debido a que los tiempos de computación de las simulaciones CHT son muy largos, se propone en este trabajo una nueva aproximación que consiste en optimizar el tiempo de cálculo reemplazando el proceso de combustión en el CHT por la ley de liberación de calor (RoHR) obtenida de un cálculo CFD preliminar donde se consideran todas las paredes como isotérmicas. Esta metodología se valida primero, comparando los resultados del cálculo completo combustión +CHT con los del cálculo RoHR + CHT, donde sólo se aplica el cálculo CHT a la superficie del pistón. El análisis de estos resultados permite definir los límites de aplicación del método RoHR + CHT según el objetivo perseguido y la precisión buscada.