Sistema de refrigeración líquida de un motor de ignición por compresión de aeronaves: un análisis CFD
Autores: Coclite, Alessandro; Faruoli, Maria; Viggiano, Annarita; Caso, Paolo; Magi, Vinicio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Sistema de refrigeración líquida de un motor de ignición por compresión de aeronaves: un análisis CFD
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Sistema de refrigeración
Análisis
Geometrías
Rendimiento
Modificaciones
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo trata sobre un análisis del sistema de refrigeración para un motor de avión de dos tiempos con encendido por compresión. Este análisis se lleva a cabo mediante un solucionador de ecuaciones RANS en volumen finito 3D con cierre k-. Se comparan críticamente tres geometrías diferentes del sistema de refrigeración con una discusión sobre las capacidades y limitaciones de cada solución técnica. Se considera y analiza una primera configuración de dicho sistema evaluando la pérdida de presión a través del sistema en función de la tasa de flujo másico de entrada. Además, se analizan los patrones de velocidad y vorticidad para resaltar las características de la estructura del flujo. También se tienen en cuenta los efectos térmicos en la estructura del motor y se evalúa el rendimiento del sistema de refrigeración en función de la tasa de flujo másico de entrada y las temperaturas de las chaquetas del cilindro. Luego, al considerar las principales características de termodinámica de fluidos obtenidas en el caso de la primera configuración, se proponen dos modificaciones geométricas para mejorar la eficiencia del sistema. En cuanto a la primera modificación, la entrada del fluido se divide en dos colectores manteniendo la misma tasa de flujo másico total. En cuanto a la segunda configuración, se diseña una nueva geometría de entrada única insertando restricciones y ampliaciones dentro del sistema de refrigeración para restringir el flujo del refrigerante a través de las chaquetas del cilindro y moviendo hacia abajo la sección de salida. Se demuestra que la segunda modificación geométrica logra el mejor rendimiento al mejorar el calor transferido total en aproximadamente un 20% con respecto a la primera, manteniendo los tres cilindros solo ligeramente desigualmente refrigerados. Sin embargo, se produce un aumento de las cargas características del flujo debido a las restricciones y ampliaciones geométricas del sistema de refrigeración.
Descripción
El presente trabajo trata sobre un análisis del sistema de refrigeración para un motor de avión de dos tiempos con encendido por compresión. Este análisis se lleva a cabo mediante un solucionador de ecuaciones RANS en volumen finito 3D con cierre k-. Se comparan críticamente tres geometrías diferentes del sistema de refrigeración con una discusión sobre las capacidades y limitaciones de cada solución técnica. Se considera y analiza una primera configuración de dicho sistema evaluando la pérdida de presión a través del sistema en función de la tasa de flujo másico de entrada. Además, se analizan los patrones de velocidad y vorticidad para resaltar las características de la estructura del flujo. También se tienen en cuenta los efectos térmicos en la estructura del motor y se evalúa el rendimiento del sistema de refrigeración en función de la tasa de flujo másico de entrada y las temperaturas de las chaquetas del cilindro. Luego, al considerar las principales características de termodinámica de fluidos obtenidas en el caso de la primera configuración, se proponen dos modificaciones geométricas para mejorar la eficiencia del sistema. En cuanto a la primera modificación, la entrada del fluido se divide en dos colectores manteniendo la misma tasa de flujo másico total. En cuanto a la segunda configuración, se diseña una nueva geometría de entrada única insertando restricciones y ampliaciones dentro del sistema de refrigeración para restringir el flujo del refrigerante a través de las chaquetas del cilindro y moviendo hacia abajo la sección de salida. Se demuestra que la segunda modificación geométrica logra el mejor rendimiento al mejorar el calor transferido total en aproximadamente un 20% con respecto a la primera, manteniendo los tres cilindros solo ligeramente desigualmente refrigerados. Sin embargo, se produce un aumento de las cargas características del flujo debido a las restricciones y ampliaciones geométricas del sistema de refrigeración.