Otimização de medidas piv na interação de um spray de etanol com o ar circundante em uma câmara de fluxo contínuo.

• Autor(a) principal: Rafael Hauckewitz Todaro
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-12022021-125220

O estudo sobre o processo de formação da mistura ar-combustível na câmara de combustão é de interesse da indústria e imprescindível para compreender a forma com a qual a dinâmica da interação bifásica ar-spray influencia indicadores típicos utilizados na análise de motores. Para investigar a interação entre as fases do escoamento ar-spray é necessário utilizar técnicas experimentais avançadas, dentre as quais a Velocimetria por Imagens de Partículas (Particle Image Velocimetry - PIV) se mostra conveniente de ser aplicada por oferecer descrições quantitativa e qualitativa sobre as estruturas do escoamento. No entanto, a presença de forte ruído de imagem associada ao compromisso entre a iluminação do escoamento e a concentração de partículas traçadoras impõe limitações que afetam a coerência dos resultados PIV. É nesse contexto que o presente trabalho está inserido e intenciona contribuir com informações confiáveis acerca do desenvolvimento do escoamento ar-spray, investigando o mecanismo de interação entre as fases líquida e gasosa a partir de um método de otimização da técnica de PIV. Baseado em boas práticas PIV, a otimização foi sugerida a todas as etapas pós-aquisição de imagens e teve a relação sinal ruído do plano de correção e a coerência espacial do campo vetorial como parâmetros de referência. Como estudo de caso, foram utilizadas imagens primárias de trinta e quatro eventos de sprays de etanol formados por um injetor típico de sistemas de injeção direta. Os resultados mostraram que, apesar das gravações de imagens com baixa concentração de traçadores, a otimização dos campos foi alcançada a partir da combinação entre abordagens de correlação e estratégias de interrogação. Em decorrência à combinação proposta, campos híbridos foram obtidos e apresentam qualidade de sinal superior em mais de 300% em relação a resultados obtidos por metodologias comumente aplicadas em trabalhos contidos na literatura. A interação ar-spray foi analisada a partir da evolução temporal da média espacial dos campos híbridos por meio de grandezas associadas à cinemática do escoamento gasoso. Como resposta, a interação entre o gás circundante e o spray se mostrou atrelada à componente radial dos vetores velocidade e à pressão de injeção. Além disso, evidências mostraram que o campo de vorticidade pouco foi influenciado pela dinâmica do escoamento líquido e que a componente axial se comportou de maneira independente do arraste de gás para regiões internas aos sprays. Além da influência na cinemática do escoamento, parâmetros associados à configuração espacial dos sprays se mostraram dependentes da pressão de injeção.