Puesta a punto y mejora de un modelo computacional euleriano de automización. Aplicación al chorro diésel

Abstract

Dadas las cada vez más restrictivas normativas en términos de emisiones contaminantes (EURO-VI) y las necesidades de la industria por hacer cada vez motores con menores consumos y así ser competitivos, surge la motivación de investigar en profundidad cómo son los procesos que acontecen en la cámara de combustión del motor. El presente documento trata sobre la modificación de un algoritmo Euleriano implemetado computacionalmente que modela la inyección Diésel en condiciones reales de motor. Se pretende encontrar posibles relaciones entre el número de Schmidt, que es el parámetro que controla los procesos de mezcla y difusión del combustible en la cámara, y las variables propias del problema. De ese modo, se podría simular de una manera más fiable y cercana lo que realmente sucede. Mediante el método de las Diferencias Finitas implementado en Matlab , y utilizando el software de mecánica de fluidos computacional OpenFOAM 2.1.1 basado en el método de los Volúmenes Finitos, se han simulado los procesos de inyección. Para ello, se ha creado en primer lugar una geometría de un inyector mono-orificio con un diámetro de salida de 112 um utilizada con fines de investigación. Junto a la anterior, se ha utilizado otro inyector Bosch solenoid-activated generation 2.4 con tobera mono-orificio de diámetro de salida 90 m. Se han simulado casos en los que el número de Schmidt es constante, y tras ello, se han simulado casos en los que este varía respecto a la temperatura y a la velocidad. Para el primer caso se han utilizado una serie de ecuaciones, que prueban la relación de la difusividad de combustible con la temperatura. Para el segundo caso, el número de Schmidt se ha representado por una ecuación de tercer grado obtenida por ajuste a un rango de valores del Schmidt dado por la literatura, en este caso de 0.3 a 1.3 . Se han observado diferencias notables tanto en los resultados obtenidos con Matlab como con OpenFOAM, donde se han observado además mejoras respecto al caso convencional o de Schmidt constante. Por ejemplo, para el caso variable con la temperatura, cuando el chorro se encuentra practicamente desarrollado se dan difusiones mucho mayores que cuando no se tiene en cuentadicha variación. Estas diferencias son mucho más acusadas cuando el Schmidt depende de la temperatura. Por ello para el futuro se recomienda utilizar en el campo de la mecánica de fluidos computacional, códigos en los que el Schmidt varíe con la velocidad de inyección.