Metodologia numérica para análise e caracterização do spray de combustível e da combustão em um motor de combustão interna com injeção direta

dc.creatorHelder Alves de Almeida Junior
dc.date.accessioned2020-09-21T19:09:53Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:26:09Z
dc.date.available2021-01-21T11:11:04Z
dc.date.issued2019-10-02
dc.description.abstractThe computer simulation for spray and combustion of an internal combustion engine represents a major challenge as new technologies and systems that seek reduction of fuel consumption and lower emissions. New technologies such as a centimeter-ignited direct fuel pump have suffered from fuel and source support from fossil energy sources, which produce increasingly efficient and less polluting roles. With the help of technology in the automotive market, fuel spray characterization by the injector is important to increase combustion efficiency and leave abnormal combustion. However, characterizing spray and combustion is not an easy task, both experimentally and numerically. This content, is found in Portuguese the spray and the fuel of internal fuel injection in the fuel of internal fuel. Given the academic and business interest in the open CFD cipher, OpenFOAM software is found in this work, my source code is freely available for implementation. Spray dispersion models such as LISA, TAB, Reitz-Diwakar and KHRT, which are already available in OpenFOAM, are used and modified to make the dynamometer test experiment data converge and the results are compared to the proposed new models. Important spray parameters, break angle, cone angle, penetration, drop diameter, drop dispersion, velocity fields, among others, are calculated according to the newly designed models. The characterization of combustion is generated by new mathematical forms that can typify a laminar flame velocity, a demand and an average combustion, as well as the parameters that characterize as turbulence fluctuations and turbulence itself. The results show that in the characterization of the second spray break, the graphs were analyzed and compared with the experimental and literature data. The elaborate collision model was a modified form of O'Rourke's model, which is not only once, but the collections are in the same cell, the new algorithm calculates the trajectory of all packets and collides with those that intersect. in the same time frame. The laminar flame results show that the combustion and pressure rates are not increased, which is a speed for doubling and an important insulation temperature in half. The results further show that the mean and temperature of the cylinder are influenced by differences in combustion temperatures. However, the combustion temperature has little effect on Reynolds average progress.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/34182
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subjectDinâmica dos fluidos computacional
dc.subjectMotores de combustão interna
dc.subjectAtomização
dc.subject.otherCFD
dc.subject.otherOpenFOAM
dc.subject.otherModelagem
dc.subject.otherSpray
dc.subject.otherAtomização
dc.subject.otherCombustão
dc.subject.otherInjeção direta
dc.titleMetodologia numérica para análise e caracterização do spray de combustível e da combustão em um motor de combustão interna com injeção direta
dc.title.alternativeNumerical methodology for analysis and characterization of the fuel sprayer and combustion in an international combustion engine with direct injection
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor1Ramon Molina Valle
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0829213681738514
local.contributor.referee1Rudolf Huebner
local.contributor.referee1Cristiana Brasil Maia
local.contributor.referee1Marcio Expedito Guzzo
local.contributor.referee1Alex de Oliveira
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1718222468226498
local.description.embargo2020-10-02
local.description.resumoA simulação computacional para a caracterização do spray e da combustão de um motor de combustão interna representa um grande desafio perante as novas tecnologias e sistemas que buscam um melhor aproveitamento do combustível e um menor nível de emissões. Com a crescente inserção da injeção direta no mercado automobilístico, a caracterização do spray de combustível é importante para aumentar a eficiência da combustão e evitar a combustão anormal. No entanto, a caracterização do spray e da combustão não são tarefas fáceis, tanto do ponto de vista experimental como numérico. Dentro deste contexto, este trabalho tem como objetivo principal desenvolver e aplicar uma metodologia numérica para a caracterização do spray e da combustão em um motor de combustão interna de injeção direta de combustível. Atendendo interesses acadêmicos e industriais na manipulação de códigos CFD, Computational Fluid Dynamics, abertos, é utilizado neste trabalho o programa OpenFOAM, cujo código-fonte está disponível gratuitamente para implementação. Os modelos de dispersão de spray como LISA, TAB, Reitz-Diwakar e KHRT foram utilizados e modificados para fazer convergir com os dados obtidos experimentalmente. Desta forma, o confronto dos resultados experimentais com os resultados dos novos modelos propostos neste trabalho garante confiabilidade aos modelos utilizados. Parâmetros importantes do spray, tais como comprimento de break-up, ângulo de cone, penetração, diâmetro de gotas, dispersão de gotas, campos de velocidade, entre outras, são calculados segundo os modelos concebidos neste trabalho. Na caracterização da combustão foram implementados novos modelos matemáticos no OpenFOAM que são capazes de reproduzir a velocidade de chama laminar, a massa específica e a temperatura média do gás queimado e não queimado, a temperatura de combustão, assim como os parâmetros que caracterizam as flutuações de turbulência e a própria turbulência. Para a caracterização da primeira quebra do spray foi criado um modelo matemático e os resultados obtidos mostram boa concordância com dados experimentais e da literatura. O modelo de colisão utilizado é uma forma modificada do modelo de O’Rourke, no qual em vez de apenas coletar os pacotes que estão na mesma célula, o novo algoritmo calcula a trajetória de todos os pacotes e colide com aqueles que se cruzam no mesmo intervalo de tempo, obtendo-se resultados coerentes.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica

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