CFD analysis on the effect of combustion chamber wall temperature on wall film formation and evaporation

Abstract

[ES] El objetivo de este proyecto es estudiar, mediante simulación de dinámica de fluidos computacional, el efecto de la temperatura de la pared de la cámara de combustión en la formación y evaporación del wall film en un motor GDI (inyección directa de gasolina). Para hacer esto, se implementará un inyector de orificio de perno con apertura hacia el exterior en el programa AVLFIRE, y se simularán los procesos de atomización, ruptura e impacto de esprai para dos casos diferentes: temperatura de la pared de la cámara de combustión de 1000 K y temperatura de la pared de la cámara de combustión. de 700 K. Este proyecto intentará, en primer lugar, explicar los conocimientos teóricos necesarios para llevar a cabo el estudio. Para lograr esto, se proporciona una base teórica sobre procesos de inyección y dinámica de fluidos computacional, que incluye una descripción general sobre los procesos de inyección, así como una explicación detallada de la ruptura primaria y secundaria. Con respecto a CFD, se analiza una vista de cómo se proporciona el código CFD general y el flujo de trabajo y la metodología utilizada, específicamente. Este conocimiento se utiliza luego para la configuración de la simulación, los modelos 3-D se preparan y se genera la malla, se adoptan y explican los modelos apropiados para los procesos de inyección y los relativos al wall film y se definen otros parámetros para definir el caso. Por último, se analizan los resultados obtenidos a partir de la simulación.

[EN] The aim of this project is to study, by means of Computational Fluids Dynamics simulation, the effect of combustion wall temperature on wall film formation and evaporation in a GDI (Gasoline Direct Injection) engine. In order to do this, a pintle hole injector with outward opening will be implemented into AVLFIRE software, and the processes of spray atomisation, breakup and impingement will be simulated for two different cases: combustion chamber wall temperature of 1000 K and combustion chamber wall temperature of 700 K. This project will try to, first, explain the theoretical knowledge needed to carry out the study. To achieve this, a theoretical background on spray processes and computational fluid dynamics is given, this includes a general overview on spray processes, as well as an in-depth explanation of primary and secondary breakup. Regarding CFD, a view on how does a general CFD code is given and the software used workflow and methodology, specifically, is analysed. This knowledge is then used for the simulation set-up, 3-D models are prepared and mesh is generated, appropriate models for spray and wall film processes are adopted and explained and other parameters for defining the case are defined. Lastly, the results obtained from the simulation are analysed.