Análisis de la turbulencia en el flujo interno bajo diferentes números de Reynolds mediante CFD y su relevancia en el proceso de atomización primaria

Abstract

[ES] Este Trabajo de Fin de Grado tiene como objetivo el estudio del comportamiento del flujo turbulento en el interior de una tobera de inyección de geometría cilíndrica mediante el cálculo de CFD aplicando el modelo de turbulencia LES ,y luego ver su posterior efecto en el proceso de atomización primaria mediante simulación DNS. En primer lugar, se han seleccionado los combustibles Heptano, Isooctano y Etanol debido a la notable diferencia que existe entre sus números de Reynolds, ya sí observar la influencia que tienen estas variaciones en la turbulencia. Para poder efectuar este estudio se ha hecho uso de la interfaz de usuario OpenFOAM para crear las condiciones iniciales del problema, y posteriormente lanzar la simulación.Los datos obtenidos de la simulación son validados mediante valores teóricos como son: la Ley de pared, el perfil de velocidad y el coeficiente de fricción, para garantizar que no se ha cometido ningún error a la hora de implantar las condiciones de contorno o el modelo de turbulencia. Una vez realizada esta validación, ya se puede proceder al análisis de la turbulencia del flujo interno. Para ello, se ha hecho uso del programa informático ParaView, el cual permite obtener de forma rápida y sencilla la velocidad instantánea del flujo, así como también representarlas estructuras turbulentas tridimensionalmente. Con esta herramienta e información ya se puede estudiar el tamaño y el comportamiento de los torbellinos encontrados para cada caso.Ya acabado el análisis del flujo interno, se compara el comportamiento que tiene el chorroo flujo externoante los distintos números adimensionales. Con ese fin, se ha llevado a cabo una serie de simulaciones utilizando el método de turbulencia DNS. Finalmente, cabemencionar que las conclusiones obtenidas son las que se esperaban desde el inicio, ya que la variación del número de Reynolds ha traído consigo un drástico cambio en el comportamiento tanto del flujo interno como del externo. Considerando así de gran valor este estudio de cara a futuras investigaciones del proceso de atomización primaria.