Simulación numérica sobre dinámica del flujo y variación de presión en un filtro cerámico poroso
Autores: Yamamoto, Kazuhiro; Toda, Yusuke
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Simulación numérica sobre dinámica del flujo y variación de presión en un filtro cerámico poroso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Materiales porosos
Dinámica de fluidos
Filtro de diésel
Porosidad
Caída de presión
Patrón de flujo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Usando cinco muestras con diferentes materiales porosos de AlTiO, SiC y cordierita, realizamos numéricamente la dinámica de fluidos en un filtro de diesel (filtro de partículas diesel, DPF). Estas estructuras internas se obtuvieron mediante escaneo de CT de rayos X para reproducir el campo de flujo en el producto real. La porosidad, así como el tamaño de poro, fueron seleccionados sistemáticamente. Dentro del DPF, aparece un patrón de flujo complejo. La velocidad máxima de filtración es más de diez veces mayor que la velocidad en la entrada. Cuando el flujo necesita pasar forzosamente a través de los poros pequeños consecutivos a lo largo de las paredes porosas del filtro, la caída de presión resultante se vuelve grande. La relación de longitud del camino de flujo con respecto al grosor de la pared del filtro es casi la misma para todas las muestras, y su valor es solo 1.2. Luego, la contrapresión del filtro depende estrechamente del patrón de flujo dentro del filtro, lo cual se debe a la estructura del sustrato local. En el sustrato de filtro modificado, al agrandar el poro y reducir la resistencia para el flujo neto, la caída de presión se suprime en gran medida.
Descripción
Usando cinco muestras con diferentes materiales porosos de AlTiO, SiC y cordierita, realizamos numéricamente la dinámica de fluidos en un filtro de diesel (filtro de partículas diesel, DPF). Estas estructuras internas se obtuvieron mediante escaneo de CT de rayos X para reproducir el campo de flujo en el producto real. La porosidad, así como el tamaño de poro, fueron seleccionados sistemáticamente. Dentro del DPF, aparece un patrón de flujo complejo. La velocidad máxima de filtración es más de diez veces mayor que la velocidad en la entrada. Cuando el flujo necesita pasar forzosamente a través de los poros pequeños consecutivos a lo largo de las paredes porosas del filtro, la caída de presión resultante se vuelve grande. La relación de longitud del camino de flujo con respecto al grosor de la pared del filtro es casi la misma para todas las muestras, y su valor es solo 1.2. Luego, la contrapresión del filtro depende estrechamente del patrón de flujo dentro del filtro, lo cual se debe a la estructura del sustrato local. En el sustrato de filtro modificado, al agrandar el poro y reducir la resistencia para el flujo neto, la caída de presión se suprime en gran medida.