Transferencia de Calor en un Conjunto Cilindro-Pistón en Compresión y Expansión Contínua

Abstract

La creciente preocupación sobre los efectos del cambio climático ha llevado, en el contexto del uso de motores de combustión interna, al desarrollo de nuevas tecnologías y la utilización de combustibles alternativos. Estos desarrollos requieren de un correcto modelado de los fenónemos que ocurren dentro de la cámara de combustión. Sin embargo, debido a la dificultad de realizar mediciones directas del flujo de gases en esta región, particularmente en proximidad a las paredes, los modelos térmicos y de turbulencia aplicados en estas regiones están sujetos a una gran incertidumbre. En los últimos años, avances en la técnica de velocimetría de imágenes de partículas y el desarrollo de simulaciones DNS, ha permitido vislumbrar algunos de los mecanismos de flujo presentes en estas regiones. En este trabajo, se estudia la capacidad de los modelos de turbulencia k-o realizable y LES en reproducir estos mecanismos. Como caso de estudio se adoptó la compresión y expansión contínua de un conjunto cilindro-pistón cerrado, que si bien no presenta la dinámica del intercambio de gases de un motor, permite estudiar la acumulación de errores con el tiempo. Además, se estudia en detalle el impacto de la resolución de malla en la predicción de flujo de calor y estructuras de flujo próximas a las paredes.