Optimización de la medición de la velocidad y el tamaño de las gotas en un chorro Diesel densa con un nuevo equipo PDPA

Abstract

[ES] Para cumplir con las estrictas restricciones medioambientales a los motores Diesel en la actualidad y en un futuro próximo, los científicos e ingenieros persiguen la reducción de los contaminantes y las emisiones manteniendo el rendimiento del motor mediante combustiones más limpias, analizando diferentes combustibles y estrategias de inyección. Para lograrlo, es necesario caracterizar el espray diésel en condiciones de funcionamiento similares a las de un motor real. Los modernos sistemas diésel common rail funcionan con una presión muy alta y, en consecuencia, con una pulverización muy densa. En un motor real, la pulverización de gasóleo no se puede ver y caracterizar claramente, por lo que, con fines de investigación, el inyector se monta en un recipiente presurizado con accesos ópticos para emplear técnicas ópticas de diagnóstico. En el presente trabajo, la técnica óptica que se utilizará es un nuevo Análisis de Partículas por Doppler de Fase (PDPA, también conocido como PDA). Esta técnica basada en la teoría Doppler es altamente especializada para medir simultáneamente el diámetro y la velocidad, siendo necesaria la utilización de un sistema de traversa para posicionarse en varias localizaciones a lo largo del eje del espray. El objetivo de este proyecto es optimizar los diferentes parámetros del nuevo equipo PDA para medir la velocidad de las gotas y el efecto de la presión del combustible. Los datos aproximados recogidos se procesan mediante MATLAB para obtener gráficos precisos que representen la pulverización. Estas mediciones ayudan a comprender cómo se mueven los flujos de partículas y constituyen una sólida base de datos para la validación en modelos CFD.

[EN] For meeting the strict environmental requirements for diesel engines currently and in the near future, scientists and engineers pursue the reduction of pollutants and emissions while maintaining engine performance by cleaner combustions, analysing different fuels and injection strategies. To achieve this, the diesel spray has to be characterised for operating conditions similar to those of an actual engine. Modern diesel common rail systems operate under a very high pressure and consequently a very dense spray. In a real engine the diesel spray cannot be clearly seen and characterised, therefore, for research purposes the injector is mounted in a pressurised vessel with optical accesses for employing optical techniques diagnosis. The Phase Doppler Particle Analysis (PDPA, also known as PDA) technique is to be used to measure simultaneously droplets diameter and velocity in various locations along the spray axis. The focus of this project is optimizing the different parameters of the new PDA equipment to measure droplet velocity and the fuel pressure effect. The rough data gathered is processed by means of MATLAB to have accurate plots that represent the spray. These measurements help to understand how particulate flows move and are a solid database for the validation in CFD models.