Estudio numérico de las capacidades predictivas del modelo de turbulencia Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) aplicado a convertidores catalíticos

Abstract

[EN] Air pollution is a constantly growing concern that industry and organisations need to face nowadays. It has been demonstrated that one of the major factors that contributes to the level of the air pollution comes from the automotive sector. As a response to the raised claim, the industry developed new types of devices to reduce the emissions. This project deals with the analysis of one of these components that is the catalytic monolith using the method of Computational Fluid Dynamics (CFD) and a further benchmark of the results obtained against the experimental data. An ideal configuration of a monolith is being used to perform the analysis with RANS computational model of approach. In addition to this model, 𝑣2 − 𝑓, Launder-Sharma, and 𝑘𝑡 − 𝑘𝑙 − ω turbulence models are applied and the solutions will be tested by means of OpenFOAM simulations. It is examined the effect that common numerical discretisation schemes for the gradient and the divergence term as well as the input conditions have on the resulting velocity profile.

[ES] Hoy en día la contaminación atmosférica es considerada como un problema ineludible y creciente en las zonas más industrializadas del planeta. Se ha demostrado que uno de los principales factores que contribuye al nivel de contaminación del aire proviene de las emisiones en el sector de la automoción. Por ello y en respuesta a las reivindicaciones sociales y políticas, dicha industria ha desarrollado dispositivos para reducir estos gases. El objetivo de este proyecto es estudiar uno de estos componentes, el convertidor catalítico usando dinámica de fluidos computacional (CFD) y como referencia los resultados obtenidos con los datos experimentales. Para realizar el análisis con el modelo computacional RANS, se usará una configuración ideal de un catalizador. Asimismo, se usarán los modelos 𝑣2 − 𝑓, Launder-Sharma, y 𝑘𝑡 − 𝑘𝑙 − ω cuyas soluciones serán analizadas usando la plataforma CFD OpenFOAM. Finalmente, se estudiarán los efectos que distintos esquemas comunes de discretización numéricos para los términos de divergencia y gradiente, así como las condiciones de entrada tienen en el perfil de velocidades resultante.