Efecto del swirl y de la colisión directa en los flujos de atomización de combustible de un concepto de motor multi-inyector para diésel, biodiésel y heptano

Abstract

Este documento describe el efecto que tiene un concepto de motor multi-inyector cuando los flujos de atomización de cuatro inyectores de un solo orificio, colisionan entre sí; y en otro escenario, provocan un remolino o mejor conocido como swirl. Estos efectos se comparan calculando el diámetro medio de Sauter tanto para diésel como para biodiésel, y tomando como referencia la atomización de un inyector con una tobera de cuatro orificios con el uso de heptano (C7H16), que es el sustituto del diésel con el que se llevan a cabo estudios de diésel con un reducido margen de error, por medio de la simulación de Dinámica de Fluidos con OpenFOAM® bajo condiciones reactivas. El propósito de este estudio es el determinar la configuración multi-inyector que ofrece el mayor nivel de atomización y de mezcla homogénea. Se encontró que el menor diámetro de atomizado de las moléculas de combustible se produce con la colisión directa de los flujos de atomización y que la mayor turbulencia se obtiene con flujos individuales y con el swirl debido a la mayor velocidad del fluido en el interior de la cámara donde es inyectado el combustible. This document describes the effect that a multi-injector engine concept has when the atomization sprays of four single-hole injectors collide with each other; and in another scenario, they cause a vortex or better known as a swirl. These effects are compared by calculating the Sauter mean diameter for both diesel and biodiesel, and taking as a reference the atomization of an injector with a four-hole nozzle with the use of heptane (C7H16), which is the substitute for diesel. The study of diesel based on heptane are carried out with a reduced margin of error and with a good standard, by means of Fluid Dynamics Simulation (CFD) with OpenFOAM® under reactive conditions. The purpose of this study is to determine the multi-injector configuration that offers the highest level of atomization and homogeneous mixing. It was found that the smallest atomized diameter of the fuel molecules occurs with the direct collision of the atomizing flows and that the greatest turbulence is obtained with individual flows and with the swirl due to the higher speed of the fluid in the chamber where the fuel is injected.