Uso de un nuevo modelo CFD para la simulación de inyectores y chorros en condiciones de motor. Mejora y puesta en marcha

Abstract

El funcionamiento del inyector Diésel es fundamental para conseguir una buena mezcla aire-combustible, y por tanto motores con bajo consumo y bajas emisiones. En este trabajo se aborda el estudio del flujo cavitante en el interior del orificio de la tobera de un inyector Diésel mediante cálculo CFD en el software OpenFOAM. Primero se crea una geometría simplificada, realizando el estudio de independencia de malla y seleccionando los esquemas numéricos que optimizan el tiempo de cálculo y la precisión de la solución. Se comparan los resultados obtenidos computacionalmente mediante cavitatingFoam con los experimentales, obteniendo una gran precisión con errores de medida de tasa entre un 1 % y un 3.5 %. En segundo lugar se estudian dos geometrías de toberas de inyección reales creadas en el Engine Combustion Network (ECN), una cavitante (sprayC ) y otra no (sprayD ). Se utilizan 2 modelos de turbulencia, k − E y k − ω SST , y se validan los resultados de las simulaciones con las medidas experimentales, obteniendo que el modelo k − E funciona mejor con la cavitante y el k − ω SST con la geometría sprayD, donde se evidencia la ausencia total de cavitación. Se analizan las diferencias entre geometrías y se estudian distintas condiciones de inyección en la tobera sprayC, obteniendo en todos los casos errores en la medida de flujo másico o de coeficiente de descarga inferiores al 5 %.