Estudio de la homogeneidad en temperatura de la carga en el interior de una máquina de compresión rápida

Abstract

[ES] El estudio del proceso de la combustión ha cobrado importancia en las últimas décadas, y junto con las herramientas teóricas y computacionales existentes se han desarrollado modelos experimentales para continuar progresando en ese estudio. Entre estos modelos experimentales, cabe destacar las máquinas de compresión rápida. El objetivo de este proyecto ha sido el de determinar la evolución de los parámetros termodinámicos de presión y temperatura en la cámara de combustión de una máquina de compresión rápida durante el proceso de llenado, para de esta forma conocer las condiciones iniciales existentes en los procesos de compresión. Por su elevada trascendencia, se ha centrado el estudio especialmente en las condiciones de temperatura en la cámara y su homogeneidad en la misma. Para ello, se han realizado simulaciones CFD mediante el software Ansys Fluent. Además, para facilitar la determinación de las principales variables termodinámicas de interés, la presión y la temperatura en la cámara, en diversas condiciones sin necesidad de realizar largas simulaciones mediante CFD, se ha desarrollado un modelo 0D utilizando el software Matlab que permite conocer la evolución de dichos parámetros durante el proceso de llenado. Dicho modelo 0D se ha ajustado gracias a los resultados obtenidos mediante las simulaciones CFD siguiendo dos conjuntos de hipótesis diferentes, con el objetivo de obtener unos datos que presentaran el mínimo error respecto a dichas simulaciones.

[CA] L’estudi del procés de combustió ha cobrat importancia en les últimes dècades, i juntament amb les eïnes teòriques i computacionals existents, s’han desenvolupat models experimentals per continuar progressant en aquest estudi. Entre aquests models experimentals destaquen les màquines de compressió rápida. L’objectiu d’aquest projecte ha sigut determinar l’evolució dels paràmetres termodinàmics de presió i temperatura en la cambra de combustió al llarg del procés de plenat d’una màquina de compressió ràpida, per conèixer les condicions inicials existents en els procesos de compressió. Per la seua elevada trascendència, s’ha centrat l’estudi especialmente en les condicions de temperatura en la cambra i la seua homogeneitat. Per aconseguir-ho, s’han realitzat simulacions CFD mitjançant el software Ansys Fluent. A més, per facilitar la determinació de les principals variables termodinàmiques d’interés, la presió i la temperatura en la cambra, en diverses condicions sense la necessitat de dur a terme llargues simulacions CFD, s’ha desenvolupat un model 0D utilitzant el software Matlab, que permet conèixer l’evolució d’aquests paràmetres al llarg del procés de plenat. Aquest model 0D s’ha ajustat gràcies als resultats obtinguts de les simulacions CFD, seguint dos conjunts d’hipòtesis diferents, amb l’objectiu d’obtindre unes dades que presentaren el mínim error respecte a eixes simulacions.

[EN] The study of the combustion process was getting relevance in last decades. In addition to theoretical tools and computationals, new experimental models are being created in order to keeping developing in this study. One of the most relevant experimental model are rapid compression machines. The purpose of this project was determining the evolution of the thermodinamics parameters of pressure and temperature in the combustion chamber of a rapid compression machine during the loaded process, in order to know the initial conditions in compression process. The study was centered in temperature and its homogeneity in the chamber. Ansys Fluent has been used to simulating this cases to obtaining the results of this aspects using CFD. Moreover, a 0D model has been developing using the software Matlab in order to determining the principal thermodynamic aspects, pressure and temperature, in every situation without the necessity of doing CFD simulations. This 0D model has been adjusted using CFD results by means of two different assumptions, for the purpose of obtain information about temperature and pressure with minimum error.