Modelado analítico y numérico del comportamiento acústico de dispositivos de la línea de escape en vehículos. Aplicación a sistemas catalizador/trampa de partículas

Abstract

[ES] Este Trabajo Fin de Máster desarrolla e implementa una metodología numérica, basada en el método de los elementos finitos, integrada en el programa comercial Comsol Multiphysics. En éste se modela el comportamiento acústico de dispositivos postratamiento con monolito utilizados en el sistema de escape de motores de combustión.

Se ha prestado especial atención a dispositivos que incluyen catalizador y trampa de partículas diésel (DPF), tanto individual como simultáneamente utilizados. Dicha metodología permite el cálculo del índice de Pérdidas de Transmisión (TL) para determinar las prestaciones acústicas de los dispositivos postratamiento indicados.

Adicionalmente, se ha analizado la influencia de las diferentes variables que tiene un problema de esta índole: resistividad, presencia de hollín o características geométricas, entre las que cabe incluir el centrado/descentrado de los conductos del dispositivo postratamiento y la longitud de cámaras contiguas al monolito, entre otros.

Por último, la metodología ha sido validada a través de la técnica de ajuste modal.

[EN] In the context of this Master¿s Final Project, a numerical methodology based on the finite element method (FEM) has been developed and implemented. The methodology is integrated in the commercial program Comsol Multiphysics. As far as the acoustic behaviour of after-treatment devices is concerned, it is modelled with monoliths installed in exhaust systems of internal combustion engines.

Special attention has been provided to the catalyst and diesel particulate filter (DPF) both individually and considered together in the exhaust line. With the proposed methodology, the Transmission Loss index (TL) is calculated to determine the acoustic performance from the indicated after-treatment devices.

In addition, an analysis of the influence of variables with potential impact in the performance of such systems has been conducted. These features include resistivity, presence of soot or geometric characteristics such as the duct alignment/misalignment from the after-treatment devices and the length of the adjacent chambers to the monolith, among others.

Finally, the methodology has been validated through the modal adjustment technique.

[CA] En aquest Treball Fi de Màster es desenvolupa i implementa una metodologia numèrica, basada en el mètode dels elements finits, integrada al programa comercial Comsol Multiphysics. En aquest, es modela el comportament acústic de dispositius posttractament amb monòlit utilitzats al sistema d’escapament per a motors de combustió. S’ha prestat especial atenció a dispositius que inclouen catalitzador i trampa de partícules dièsel (DPF), tant individual com simultàniament usats. Aquesta metodologia permet el càlcul de l’índex de Pèrdues de Transmissió (TL) per determinar les prestacions acústiques dels dispositius post-tractament indicats. Així mateix, s’ha analitzat la influència de les diferents variables que té un problema d’aquesta índole: resistivitat, presència de sutge o característiques geomètriques, entre les quals cal incloure el centrat/descentrat dels conductes del dispositiu de posttractament i la longitud de les càmeres contigües al monòlit, entre d’altres. Finalment, la metodologia ha estat validada mitjançant la tècnica d’ajust modal.