Ajuste de un Modelo de Transferencia de Calor 0D/1D para Motores de Combustión Interna mediante el Uso de CFD

Abstract

Actualmente, es creciente la importancia de los simuladores de parámetros concentrados como herramienta de diseño para motores de combustión interna. El desarrollo continuo de este tipo de códigos requiere profundizar la precisión de modelos implementados para los distintos fenómenos involucrados. Uno de los elementos de mayor influencia en el resultado general es el flujo de calor a través de la superficie del cilindro, que afecta directamente a la eficiencia térmica de la máquina.
En este proceso, el mecanismo dominante es la convección. Al utilizar modelos 0D de cilindro, la definición del coeficiente de película pasa a ser un elemento clave. Es fundamental contar con datos precisos que permitan el ajuste de las constantes en su definición.
Por otra parte, una amplia variedad de modelos han sido implementados en códigos CFD comerciales obteniendo resultados relativamente aceptables. Las principales diferencias con los datos experimentales se presentan en la predicción del pico de transferencia de calor y su flujo a lo largo de la carrera de expansión. A partir de esas particularidades, se han desarrollado nuevas formulaciones que pueden implementarse en códigos open source para obtener resultados con errores menores y más homogéneos a lo largo de todo el ciclo. Estas herramientas pueden implementarse en el ajuste de los parámetros para el modelo de convección en un cilindro 0D.
En el presente informe se expone la aplicación de librerías pertenecientes a la suite Open-FOAMR para la simulación de casos básicos de transferencia de calor. En los mismos se evalúa la precisión de los modelos disponibles para el cálculo de la difusión térmica en la pared, analizando su relación con la resolución de mallado.
Finalmente, se comentan las ventajas de utilizar modelizaciones de pared más analíticas, como la expuesta por Rakopoulus et al. y se proponen futuras aplicaciones cuyos resultados serán expuestos en la ponencia oral del trabajo.