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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/54863| Tipo: | TCC |
| Título: | Aplicação de modelo de cinética química reduzida em simulações multidimensionais de motores diesel |
| Título em inglês: | Application of reduced chemical kinetics model in multidimensional diesel engine simulations |
| Autor(es): | Silva, Daniel Carlos da |
| Orientador: | Bueno, André Valente |
| Palavras-chave: | Cinética química.;Dinâmica dos fluidos computacional;Combustão;Motores diesel |
| Data do documento: | 2018 |
| Citação: | SILVA, Daniel Carlos da. Aplicação de modelo de cinética química reduzida em simulações multidimensionais de motores diesel. 2018. 84 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018. |
| Resumo: | O surgimento de simulações numéricas mudou o rumo de desenvolvimento de motores de combustão interna, uma vez que legislações ambientais se encontram cada vez mais restritas. Descrever fielmente os diferentes eventos que ocorrem na combustão de um motor diesel, como injeção direta, quebra, evaporação, formação de mistura e autoignição é uma tarefa desafiante. Portanto, a abordagem das simulações de tais processos pode apresentar diferentes níveis de complexidade. Este trabalho propôs a análise do nível de complexidade de modelos de cinética química e quebra de gotas, comparando uma versão alterada com a original do software Kiva-3V. Os modelos de quebra comparados foram o Taylor Analogy Breakup e o Blob Kelvin-Helmholtz Rayleigh-Taylor. A cinética química detalhada foi calculada utilizando a biblioteca CHEMKIN-II com a integração do sistema de equações diferenciais ordinárias rígido através do pacote de integração VODE. A influência da turbulência na cinética química não foi considerada, sendo a validade dessa hipótese um dos objetos de interesse do trabalho. Os resultados indicam que a utilização de um modelo de quebra de gotas que leva em consideração mais de um mecanismo de quebra, o Blob-KH-RT, tornou a simulação mais similar ao caso observado na realidade. O comprimento de quebra da versão modificada apresentou uma redução de 58% do comprimento da versão original 10° após o início da injeção e a estrutura da mistura combustível-ar foi similar ao observado na literatura. Além disso, o aumento do detalhamento da cinética química permitiu que o avanço das reações de pré-combustão se desse de forma gradual, prevendo o período de atraso de ignição de acordo com os dados experimentais. O progresso da combustão apresentou comportamento mais acelerado que o caso real, evidenciando a necessidade de utilização de modelos de combustão turbulenta. |
| Abstract: | The appearance of numerical simulations changed the course of the development of internal combustion engines, since environmental legislation is increasingly becoming more restricted. To describe the several events that occur in the combustion of a diesel engine, such as the direct injection, droplets breakup, vaporization, mixture formation and auto-ignition is a challenging task. Therefore, the approach of the simulations of such processes can present different levels of complexity. This work proposed the analysis of the level of complexity of chemical kinetics and break-up models, comparing a altered version with the original version of the Kiva-3V software. The compared break-up models were the Taylor Analogy Break-up and the Blob Kelvin-Helmholtz Rayleigh-Taylor. The detailed chemical kinetics was calculated using the CHEMKIN-II library with the integration of the stiff ordinary differential equations done with the VODE integration package. The influence of turbulence on the chemical kinetics was not considered, where the validity of such hypothesis being a object of interest of the work. The results indicate that the utilization of a break-up model that takes into account more than one break-up mechanism, the Blob-KH-RT, made the simulation more similar to the case observed in the real case. The break-up length of the modified version presented a reduction of 58% of the break-up length of the original version 10° after the start of injection and the structure of the fuel-air mixture was similar to the ones observed in the literature. In addition, the increasing of the detail level of chemical kinetics allowed the advance of the pre-combustion reactions to occur gradually, predicting the ignition delay period in agreement with the experimental data. The combustion progress presented an accelerated behaviour compared to the real case, highlighting the requirement of the utilization of a turbulent combustion model. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/54863 |
| Aparece nas coleções: | ENGENHARIA MECÂNICA - Monografias |
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