F.L. Maestría en Ingeniería Mecánica

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Examinando F.L. Maestría en Ingeniería Mecánica por Materia "Atomization"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Análisis de espray diésel mediante modelado fluido dinámico computacional en un inyector 4JH1
    (Universidad de Córdoba, 0024-08-23) Maussa Caballero, Álvaro Javier; Martínez, Rafael Arnold; Durango Padilla, Jairo Luis; Romero Piedrahita, Carlos Alberto; Rhenals Julio, Jesús David
    En el presente trabajo de investigación se analiza numéricamente la formación de espray diésel en un inyector 4JH1, para esto se establece un modelo computacional fluidodinámico de los principales subprocesos que ocurren en la inyección de combustible usando el software comercial ANSYS FLUENT, se emplea un modelo de turbulencia híbrido K-Omega SST SBES-WALE al ofrecer ventajas de modelos LES y RANS, el enfoque de medio continuo hace transición de VOF a DPM y se utiliza un esquema de reconstrucción geométrica para calcular la interfaz entre fluidos, la malla se genera con el método cartesiano creando elementos hexaédricos cuadráticos que se adaptan y refinan por curvatura optimizando el costo computacional. Se emplea el modelo de dispersión turbulenta DRK con vida de remolinos aleatoria y el modelo de rompimiento de gotas KHRT con arrastre dinámico. El modelo es validado con datos experimentales tomados a un inyector aplicando la técnica de fotografía con iluminación trasera difusa y correlaciones de literatura obteniendo coeficientes de correlación para penetración de 0,9994 respecto a Dent, 0,9936 en referencia a Hiroyasu y 0,9923 con la base experimental. Con el ángulo de aspersión se obtiene un coeficiente de correlación de 0,9838 con la base experimental, 1,0405 respecto a Hiroyasu y 0,6957 en referencia a Abramovich. Validado el modelo CFD se realiza un análisis multifactorial utilizando un diseño experimental 2^k sin replicas para evaluar los efectos de temperatura de combustible, presión de inyección y presión del ambiente en las respuestas de penetración, longitud liquida, ángulo de espray, diámetro medio de Sauter y tasa de evaporación transcurridos 1,2 ms ASOI. En general se observa que para las variables macrométricas de penetración y ángulo de aspersión los factores principales son estadísticamente significativos y la influencia de las interacciones no son estadísticamente significativos. Para la longitud liquida no se identifica significancia estadística para los factores e interacciones, pero se observa una influencia considerable de la presión del ambiente. Para las variables micrométricas analizadas los factores principales y la interacción entre presión de inyección y temperatura del combustible son estadísticamente significativos para el diámetro medio de Sauter. Los factores e interacciones no tienen significancia estadística para la tasa de evaporación, pero se identifica una sensibilidad considerablemente alta respecto a la presión de inyección y la temperatura del combustible. Se concluye de la hipótesis planteada que incrementar la temperatura de combustible entre los niveles planteados disminuye su viscosidad, consecuentemente disminuye la turbulencia en la tobera inhibiendo la formación de gotas, aun así, aumenta la tasa de evaporación para el inyector 4JH1.