Estudio computacional de la transferencia de calor en un motor de encendido por compresión utilizando e-fuels mediante simulaciones CFD

Abstract

[ES] Las alternativas a los combustibles tradicionales en motores de combustión interna son muy numerosas en la actualidad, sin embargo, aún nos encontramos lejos de contar con una solución que aporte rendimientos y autonomía similares a los del diésel o la gasolina. En este trabajo se profundiza en el estudio de combustibles alternativos de origen sintético, conocidos como e-fuel, mediante el análisis de la transferencia de calor en las paredes de la cámara de combustión de un motor de encendido por compresión utilizando técnicas computacionales (CFD). La principal ventaja que presentan estos nuevos combustibles respecto a los tradicionales es la emisión de partículas de hollín a la atmósfera. Los e-fuel apenas emiten una minúscula parte de lo que lo hacen sus competidores convencionales. Debido a ello, el principal objetivo del presente trabajo es analizar el comportamiento del proceso cuando se usan estos combustibles sostenibles. A lo largo del documento se presentará el contenido teórico básico, así como un desarrollo de las herramientas utilizadas. En base a esto, se realizará un estudio de la transmisión de calor en las paredes del cilindro para diferentes casos y configuraciones, con el fin de obtener las conclusiones esperadas.

[EN] Alternatives to traditional fuels in internal combustion engines are currently very numerous, however, we are still far from having a solution that provides performance and autonomy similar to that of diesel or gasoline. In this work, the study of alternative fuels of synthetic origin, known as e-fuels, is done by analyzing the heat transfer in the walls of the combustion chamber of a compression ignition engine using computational techniques (CFD). The main advantage of these new fuels over traditional ones is the emission of soot particles into the atmosphere. E-fuels barely emit a minuscule part of what their conventional competitors do. Due to this, the main objective of the present work is to carry out an assessment to determine the performance of the combustion, paying special attention to the heat transfer trhough the walls, and compare it with traditional fuels behaviour. Throughout the document, the basic theoretical content will be presented, as well as a development of the computational tools used. Based on this, a study of the heat transfer in the cylinder walls will be carried out for different cases and configurations, in order to obtain the expected conclusions.

[CAT] Les alternatives als combustibles tradicionals en motors de combustió interna són molt nombroses en l'actualitat, no obstant això, encara ens trobem lluny de comptar amb una solució que aporte rendiments i autonomia similars als del dièsel o la gasolina. En aquest treball s'aprofundeix en l'estudi de combustibles alternatius d'origen sintètic, coneguts com a e-fuel, mitjançant l'anàlisi de la transferència de calor en les parets de la cambra de combustió d'un motor d'encesa per compressió utilitzant tècniques computacionals (CFD). El principal avantatge que presenten aquests nous combustibles respecte als tradicionals és l'emissió de partícules de sutge a l'atmosfera. Els e-fuel a penes emeten una minúscula part del que ho fan els seus competidors convencionals. A causa d'això, el principal objectiu del present treball és analitzar el comportament del procés quan s'usen aquests combustibles sostenibles. Al llarg del document es presentarà el contingut teòric bàsic, així com un desenvolupament de les eines utilitzades. Sobre la base d'això, es realitzarà un estudi de la transmissió de calor en les parets del cilindre per a diferents casos i configuracions, amb la finalitat d'obtindre les conclusions esperades.