Estudio computacional mediante CFD de flujo interno en toberas de inyección diesel

Abstract

[ES] El objeto del presente trabajo es el estudio computacional, mediante CFD, del flujo interno en una tobera de inyección diésel comercial con diferentes modelos turbulentos mediante OpenFOAM y su comparación con un estudio experimental, para determinar así el modelo o modelos a utilizar en estudios de índole similar. Se ha obtenido un molde de goma para poder realizar un estudio mediante un microscopio electrónico de barrido, y posteriormente obtener de las imágenes la geometría y dimensiones de la tobera con un programa CAD comercial, en este caso SolidWorks. En primer lugar, ha sido necesario realizar el mallado de la tobera mediante el programa comercial ICEM CFD, ajustando los tamaños de celda por zonas en función de lo crítica que esta sea. El siguiente paso ha sido preparar los 13 modelos para simular con el programa OpenFOAM. Estos modelos se han simulado con distintas presiones de inyección (300, 800, 1300 y 1800 bar) y además, con distintas contrapresiones (5, 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130 y 150 bar), lo que hacen un total de 429 simulaciones distintas llevadas a cabo gracias al supercomputador Tirant, perteneciente a la Universidad de Valencia, usando para cada ejecución 16 procesadores trabajando en tándem. Con todos los modelos resueltos, el siguiente paso ha sido el postprocesado para poder analizar los resultados obtenidos, esta fase se ha hecho con herramientas como ParaView y programando aplicaciones con Python. El último paso ha sido analizar y comparar los resultados con herramientas como Grapher y obteniendo la media de los errores de distintos parámetros. Finalmente, se ha observado que el modelo LaunderGibsonRSTM ha obtenido un 0,5% menos de error que el resto de modelos, siendo el que más se acerca a los resultados experimentales.