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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Modelagem tridimensional da combustão em um motor adaptado com pré-câmara
Authors: Bruno Silva de Lima
First Advisor: Ramon Molina Valle
First Referee: Rudolf Huebner
Second Referee: Fernando Antonio Rodrigues Filho
Third Referee: Márcio Expedito Guzzo
Abstract: Com o avanço da tecnologia as metodologias numéricas têm sido aplicadas em diferentes áreas da engenharia, otimizando projetos cada vez mais complexos, como é o caso de motores de combustão interna. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia computacional para a otimização da implementação de uma pré-câmara de combustão de mistura homogênea em um motor de combustão interna de ignição por centelha. Essa pré-câmara é um volume separado da câmara principal, onde a combustão é iniciada. As duas câmaras são ligadas por um ou mais furos de interconexão, responsáveis pela troca de fluido e energia entre esses volumes. Para atingir o objetivo geral a metodologia desse trabalho consiste em primeiramente construir o domínio computacional a partir da geometria do motor físico, assim como a medição do diagrama de válvulas do mesmo. Utilizando-se o software GT-Suite, foi possível desenvolver um modelo a partir dos dados experimentais, capaz de gerar as condições iniciais e de contorno, necessárias para a simulação tridimensional. Na modelagem do sistema é considerado somente um cilindro. Para a simulação tridimensioanl foi utilizado o programa CONVERGE, sendo a análise tridimensional feita no software Paraview. Na etapa seguinte, com a geometria interna implementada, é gerada a malha e realizados os testes de malha, para em seguida obter os resultados no modelo tridimensional que permitam ser comparados com um modelo zerodimensional desenvolvido no CTM (Centro de Tecnologia da Mobilidade) e com os dados experimentais, validando a metodologia. Os parâmetros analisados para validação do modelo tridimensional são a pressão no cilindro, a quantidade de combustível consumida por ciclo e a quantidade de calor liberado. Os resultados de pressão apresentaram uma boa correlação entre os modelos e os dados experimentais, depois de feitas algumas correções no modelo tridimensional. Além desses dados, o escoamento da mistura dentro do motor e seu impacto na propagação da chama foram analisados. Além da geometria do projeto atual, duas propostas de geometria para a pré-câmara foram simuladas e comparadas com o projeto inicial. Através da análise de sua liberação de calor e da duração da combustão observa-se que as propostas tiveram um comportamento similar ao projeto inicial
Abstract: With the advancement of technology, numerical methodologies have been applied in different areas of engineering, increasingly optimizing complex projects, such as internal combustion engines. This work aims to develop a computational methodology for the optimization of the implementation of a pre-chamber of homogeneous mixture combustion in a spark internal combustion engine. This prechamber is a separate volume from the main chamber, where combustion is initiated. The two chambers are connected by one or more interconnecting holes, responsible for the exchange of fluid and energy between these volumes. To achieve the general objective the methodology of this work, the first was constructing the computational domain from the geometry of the physical motor, as well as obtaining the valve diagram of the same. Using the GT-Suite software, it was possible to develop a model from the experimental data, capable of generating the initial and contour conditions, necessary for the three-dimensional simulation. In the modeling of the system only one cylinder is considered. For the three-dimensional simulation, the CONVERGE program was used, and the three-dimensional analysis was done in Paraview software. In the next step, with the internal geometry implemented, the mesh is generated and the mesh tests are performed, in order to obtain the results in the three-dimensional model that can be compared with a zerodimensional model developed in the CTM (Mobility Technology Center) and the experimental data, validating the methodology. The analyzed parameters for validation of the three-dimensional model are the pressure in the cylinder, the amount of fuel consumed per cycle and the amount of heat released. The pressure results showed a good correlation between the models and the experimental data, after making some corrections in the three-dimensional model. In addition to these data, the flow of the mixture inside the engine and its impact on the flame propagation were analyzed. In addition to the current design geometry, two geometry proposals for the pre-chamber were simulated and compared with the initial design. With the analysis of their heat release and the duration of the combustion it is observed that the proposals had a similar behavior to the initial design
Subject: Motores de combustão interna
Combustão
Engenharia mecânica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B8WGFD
Issue Date: 3-Aug-2018
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