Investigación de modelos de pérdidas de calor y fricción para el diseño preliminar de novedosos motores de pistón en aeronaves

Abstract

[ES] Este trabajo fin de máster realizado en Stuttgart forma parte de un proyecto de investigación sobre motores de pistón en la aeronáutica. Como el título dice, este trabajo se ha focalizado en los modelos de pérdidas de calor y de fricción.

El objetivo final de este TFM es proveer de información sobre las pérdidas energéticas al proyecto general de diseño de novedosos motores de combustión interna alternativos en aviación.

Se ha estudiado en profundidad las correlaciones de transferencia de calor que se han desarrollado durante el último siglo (Annand, Woschni, Hohenberg, Sitkei and Ramanaiah, Bargende...), así como un análisis más suave de las correlaciones para hallar el torque o la presion media efectiva que genera la fricción en motores de combustión interna alternativos (Zweiri, Taraza, Rezeka and Henein...). La mayoría de las correlaciones usadas son transitorias, es decir existe un valor para estas pérdidas en cada punto del cigüeñal.

Se ha implementado un software que calcula las pérdidas de manera automática para unos parámetros geométricos y termodinámicos dados. Así, se ha podido hacer un estudio paramétrico en cuanto a pérdidas de calor de un novedoso motor BMW, en el que se han modificado los términos que componen la ecuación de potencia para un MCIA (Presión media efectiva, Diámetro del cilindro, Carrera del pistón, Número de revoluciones y Número de cilindros).

La principal conclusión del trabajo es que, en general, la modificación de los parámetros geométricos y termodinámicos de un MCIA trae consigo importantes modificaciones en las pérdidas de calor, siendo este efecto muy importante para parámetros como la Presión media efectiva y Diámetro del clilindro.

Se propone continuar el proyecto realizando un estudio paramétrico de las pérdidas de fricción modificando los mismos términos del primer caso.