Estudio del potencial de toberas convergentes-divergentes de inyectores diesel mediante cfd

Abstract

Las cada vez más severas normativas de emisiones hacen que sea necesario, entre otras medidas, el desarrollo de nuevos sistemas de inyección y modos de combustión. En lo que respecta a los sistemas de inyección, el elemento más crítico es el inyector, y dentro de éste, la parte final, la tobera de inyección, donde se encuentran los orificios de descarga del combustible en la cámara de combustión. De la geometría de estos orificios, de tan solo 1 mm. de longitud y apenas un centenar de micras de diámetro, depende fuertemente las características del flujo a la salida de los mismos. Así, por ejemplo, orificios cilíndricos son susceptibles de cavitar, generando una mayor turbulencia y propiciando un mayor ángulo del chorro y, por ende, favoreciendo la mezcla, mientras que, orificios convergentes evitan la cavitación, pero inducen al flujo una mayor velocidad de salida, siendo éste también un parámetro fundamental en el subsiguiente proceso de mezcla del combustible-aire. Se trata en este proyecto de explorar el potencial de geometrías de toberas convergentes-divergentes para el estudio de los patrones de cavitación y el análisis de la repercusión de ésta sobre los parámetros de salida del flujo: caudal másico, velocidad efectiva de inyección y sección efectiva que son fundamentales para el posterior desarrollo del chorro. Para ello el alumno, utilizará un código de cálculo para la simulación, análisis y comparación de tres geometrías de diferente grado de convergencia-divergencia. De los resultados se desprenderá si ese tipo de tobera puede aportar beneficio con respecto a las toberas clásicas utilizadas en la actualidad.