Estudio CFD de la resonancia en la cámara de combustión de Motores Diesel HDI

Abstract

El proceso de combustión es una de las fuentes principales de ruido de los motores Diesel, debido al incremento brusco de la presión que provoca el autoencendido en la cámara de combustión. Este rápido incremento origina un proceso de oscilación de los gases quemados en la cámara de combustión, conocido como fenómeno de resonancia, que se transmite a través del bloque, empeorando la calidad acústica del motor.

Existen numerosos procedimientos experimentales, orientados al estudio del ruido provocado por el proceso de combustión de motores Diesel. Sin embargo, su aplicación en el diseño de cámaras de combustión no es idónea, por el coste que supone realizar los prototipos, el montaje y las medidas.

Frente a los métodos experimentales, los métodos teóricos son más rápidos y tienen la capacidad de obtener gran cantidad de información espacial y temporal del fenómeno de resonancia. Se emplean principalmente el método de la teoría modal y el método CFD (Computational Fluid Dynamics). El primero permite estimar el comportamiento de los modos de oscilación, pero su uso se limita a cámaras de combustión de geometría cilíndrica. En cuanto al método CFD, puede utilizarse en cámaras de cualquier geometría, sin embargo la predicción de los efectos locales de presión, estimados por los modelos de combustión, no es coherentes con los niveles de oscilación del autoencendido.

La presente tesis contribuye al desarrollo de una metodología que mejore los métodos teórico-numéricos, superando sus limitaciones geométricas y predictivas. Esta metodología consiste en simular las condiciones termodinámicas del autoencendido, a partir de focos de presión y temperatura en instante temporal, sin considerar el proceso reactivo de la mezcla aire-combustible.

En la primera parte de esta tesis, con la finalidad de simplificar las simulaciones se asume que el proceso de combustión se produce en el punto muerto superior, sin considerar el movimiento del pistón. En base a esta suposición, se estu