Estudio mediante CFD de los efectos térmicos en el interior de las toberas de inyección y de la utilización de geometrías innovadoras sobre el comportamiento del chorro

Abstract

[ES] En los motores de combustión interna, el sistema de inyección representa una parte fundamental de la generación, tanto de la potencia y eficiencia energética, como en las emisiones contaminantes resultantes. Los procesos de mezcla y combustión vienen de esta forma determinados por la morfología interna de los inyectores. La primera parte de este proyecto estudia la interacción de los micro-orificios del inyector con las variaciones térmicas que experimentan las propiedades físicas de un combustible convencional a su paso por los mismos. Para ello, se han realizado medidas experimentales para la caracterización del combustible y la calibración de los orificios del inyector, y simulaciones CFD donde se han implementado las propiedades y geometrías derivadas de los resultados experimentales. La segunda parte consta de un estudio computacional donde se evalua la interacción de geometrías innovadoras para los orificios de salida con el comportamiento del chorro. En esta segunda sección se emplean modelos eulerianos de flujo acoplado interno-externo junto con modelos de cavitación HRM, permitiendo incluir así la completa influencia de la geometría interna del inyector sobre el chorro y el proceso de mezcla.

[EN] In internal combustion engines, the injection system represents a capital part in power and energy efficiency generation and also in final emissions. Mixing and combustion process are then determined by the internal morphology of injectors. First part of this project studies the interaction of the injector micro-holes with the thermal variations that common fuel properties experiment through them. For this purpose, experimental measurements have been carried out in order to characterize fuel properties and calibrate the injector orifices. The experimental measurements of properties and geometry have been implemented in a CFD code. Second part evaluates the interaction between innovative geometries for the nozzle outlet orifices and the spray behavior. An eulerian coupled model for internal-external flow is used together with the HRM cavitation model. It allows to include the whole influence of the internal injector geometry over the spray and mixing process.