Simulación CFD de flujo interno en toberas diésel para motores industriales

Abstract

[EN] In this project a CFD study was developed with the aim of analyzing the influence of diesel injector hole geometry in the internal flow behavior with the assumption of quasi-steady conditions (full needle lift). To do this, four nozzle geometries was analyzed. Furthermore, this study has been wanted to use to quantify the pressure losses in the injector and in the needle seat through a comparison with experimental data. The results obtained in the work, lead to three important conclusions: on the one hand the mass flow is increased with the square root of the injection pressure and with the square of the outlet diameter, on the other hand the k-factor has an important influence in the apparition of cavitation phenomena; finally, it is important to highlight that the percentage of pressure losses decreases according to the increase of the injection pressure due to the needle is deformed and it provokes less losses of pressure in the nozzle inlet. Finally, this document will be appropriate for people working on the study of injection and/or combustion processes, through experiments or simulations, providing them some useful information for their studies about the influence of injector hole geometry.

[ES] En este trabajo se ha llevado a cabo un estudio CFD en condiciones cuasi-estacionarias (máximo levantamiento de la aguja) con la finalidad de analizar la influencia de la geometría del orificio de las toberas de inyección diésel en las características del flujo interno de la misma. Para ello, se han analizado cuatro geometrías de tobera. Además, se ha querido aprovechar el estudio para cuantificar las pérdidas de presión en el inyector y en el asiento de la aguja mediante la comparación con datos experimentales. Los resultados obtenidos en el trabajo llevan a tres conclusiones principalmente: por una parte el gasto másico crece con la raíz de la presión de inyección y con el cuadrado del diámetro de salida, por otra parte el k-factor tiene gran influencia en la aparición de cavitación, finalmente se ha de destacar que el porcentaje de pérdidas de presión disminuye conforme aumenta la presión debido a que la aguja se deforma y existen menos pérdidas a la entrada de la tobera. Finalmente, este documento servirá para que la gente que trabaje en el estudio de los procesos de inyección y/o combustión ya sea mediante experimentación o simulaciones encuentre información útil para sus estudios sobre la influencia de la geometría del orificio del inyector.