Simulação numérica da estrutura de escoamento, do spray e da mistura ar/combustível em um motor de ignição por centelha de injeção direta

• Autor(a) principal: Leonardo Mayer Reis
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B4RJA8
• topic: CFD; Motores de combustão interna; Flow box; Motored; Etanol; Gasolina; Simulação; Spray; Motores de combustão interna; Fluxo de caixa; Álcool; Simulação por computador; Gasolina; Engenharia mecânica

O setor de transporte apresenta uma demanda por veículos que apresentem menor consumo de combustível e com níveis de emissões dentro das legislações, ou seja, busca-se um aumento na eficiência dos motores de combustão interna. Uma maneira de alcançar essa melhoria está relacionada com as estruturas de escoamento presentes nos cilindros, uma vez que elas são capazes de controlar a formação da mistura, a energia cinética da turbulência, a combustão e consequentemente os níveis de emissões. Nesse contexto, o dispositivo conhecido como flow box, que tem a função de alterar o escoamento dentro do cilindro, se apresenta como alternativa. Além dessa tecnologia, o uso da injeção direta é uma realidade para um melhor controle do combustível inserido no cilindro. O presente trabalho estuda, por meio de análise numérica, o comportamento do escoamento em um motor monocilíndrico de pesquisa em condição motored, utilizando-se do flow box, que neste caso é uma chapa posicionada na entrada do pórtico de admissão. Três chapas foram testadas, distinguindo-se pela posição diferente da região de escoamento do fluido. A análise da turbulência é realizada com o modelo RNG k-. A injeção do spray de etanol e de gasolina em câmara quiescente, para os injetores pressure swirl e multi-hole foi descrita por meio do modelo de distribuição do tamanho de gotas de Rosin-rammler e do modelo de breakup das gotas de KHRT. Com base nos casos estudados, ficou evidente a influência do flow box nos coeficientes das estruturas de escoamento, sendo capaz de alterar o sentido de rotação e a magnitude dos vórtices durante os tempos de admissão e compressão. Além disso, seu uso pode proporcionar alterações na energia cinética da turbulência, no cilindro e na região da vela de ignição. Os modelos aplicados para a descrição dos sprays produzidos mostraram-se adequados, apresentando boa concordância com as curvas de penetração de líquido e com o perfil de bordas do spray. Analisando o fator de excesso de ar lambda, o flow box mostrou-se capaz de alterar a sua distribuição espacial, sendo capaz de proporcionar misturas mais homogêneas.