Modelado y simulación del flujo en el sistema de escape en motores de combustión interna diésel 4 tiempos

Abstract

En el presente trabajo se desarrolló un modelo capaz de predecir el comportamiento del flujo compresible dentro de los múltiples de escape en los Motores de Combustión Interna (MCI) teniendo en cuenta la transferencia de calor y la fricción del fluido con las paredes. Para ello se planteó un modelo matemático basado en las ecuaciones de continuidad, ecuación de la conservación de la cantidad de movimiento, ecuación de la energía y la ecuación de gas ideal permitiendo conocer las variaciones de las propiedades de un flujo transitorio en el interior de los múltiples de escape. La solución del sistema de ecuaciones se realiza mediante la discretización por el Método de los Volúmenes Finitos (MVF) utilizando un esquema upwind de primer orden para el término convectivo y un esquema implícito para el análisis transitorio. Este sistema de ecuaciones discretizados se resuelve utilizando el algoritmo SIMPLE (Semi Implicit Method for Pressure Linked Equations) obteniéndose como resultados finales los perfiles de temperatura, presión y velocidad en diferentes puntos de los múltiples y a su vez en función del tiempo. Los resultados obtenidos de la simulación del flujo unidimensional y transitorio en el interior de dichos múltiples se compararon con la teoría y con el programa COMSOL versión 4.3b.