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Investigación Experimental y Evaluación Numérica CFD de un Modelo de Ruptura Termodinámica para Aerosoles Sobrecalentados con Presión de Inyección de hasta 700 Bar

Autores: Duronio, Francesco; De Vita, Angelo; Montanaro, Alessandro; Allocca, Luigi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Investigación Experimental y Evaluación Numérica CFD de un Modelo de Ruptura Termodinámica para Aerosoles Sobrecalentados con Presión de Inyección de hasta 700 Bar


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Campos de investigación
Motores de inyección directa de gasolina
Presiones de inyección ultraltas
Fenómeno de ebullición súbita
Proceso de mezcla de aire/combustible
Métodos de combustión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Entre los campos de investigación más relevantes recientemente estudiados para mejorar el rendimiento de los motores de inyección directa de gasolina (GDI), se encuentran las presiones de inyección ultraltas y el fenómeno de la ebullición súbita. Ambos desempeñan roles importantes en la mejora del proceso de mezcla aire/combustible, la reducción de emisiones en el escape y la implementación de nuevos métodos de combustión. Cuando un combustible a alta temperatura se libera en un entorno con una presión inferior a la presión de saturación del combustible, ocurre la ebullición súbita. Debido a la compleja dinámica de flujo bifásico y la rápida vaporización de las gotas, la ebullición súbita puede modificar significativamente la formación del rocío. Específicamente, si se controla adecuadamente, la ebullición súbita produce beneficios importantes para la formación de la mezcla de aire y combustible, la calidad de la combustión y, en general, para el funcionamiento del motor en su conjunto. La ebullición súbita se ha investigado ampliamente para presiones de inyección clásicas, pero pocos trabajos se ocupan de la presión de inyección ultralta. Aquí, se realizó la investigación del rocío producido por un inyector de múltiples orificios utilizando tanto técnicas de imagen experimental como simulaciones CFD, con el objetivo de resaltar el impacto combinado de la presión de inyección y la ocurrencia de la ebullición súbita en la morfología del rocío. Se empleó el método de sombra para observar el rocío experimentalmente. La información recopilada permite evaluar el rendimiento de un algoritmo Euleriano-Lagrangiano desarrollado específicamente. Se implementaron modelos de ruptura y evaporación, apropiados para rocíos en ebullición, en un código de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Los resultados experimentales y las simulaciones CFD demuestran un buen acuerdo, mostrando que a través de la adopción de un modelo de ruptura por ebullición súbita, es posible reproducir rocíos no evaporantes y sobrecalentados mientras se cambian pocos parámetros de simulación. Finalmente, los resultados también muestran la importancia de la presión de inyección en la prevención del colapso del rocío.

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