Modelización de motores de combustión
La combustión representa, a nivel mundial, la mayor parte de los procesos de transformación de energía que se realizan. Por lo tanto, es fundamental modelizarlos con exactitud si se han de cumplir los objetivos europeos de reducción de emisiones provenientes de los motores de combustión, marcados para el año 2020. En respuesta a la demanda creciente de herramientas de simulación fiables para flujos reactivos, un equipo de científicos ha puesto en marcha el proyecto «Combustion models for industrial applications» (COMBINA), con la financiación de la UE. Participantes de cinco países han unido sus esfuerzos en este proyecto para desarrollar modelos avanzados de combustión premezclada, parcialmente premezclada y pulverizada. El modelo de combustión premezclada se basa en la modelización Bray-Moss-Libby (BML) del cierre de la velocidad de llama turbulenta, implantado en el software de dinámica de fluidos computacional FINE/Open. Para simular llamas premezcladas con dilución o combustión parcialmente premezclada, los científicos han acoplado la modelización BML con el método de fraccionamiento en llamitas. Una alternativa a la modelización híbrida BML-llamita consiste en el método tabular de variedad generada por llamitas («Flamelet Generated Manifold», FGM). Los modelos desarrollados se han validado en una serie de casos de prueba que abarcan desde la verificación analítica y configuración específica de la llama hasta los casos de prueba industriales complejos. Todos esos modelos están disponibles en la herramienta de software a través de una interfaz gráfica de usuario sencilla de utilizar. Para modelizar pulverizados en evaporación, los científicos han integrado en FINE/Open un módulo lagrangiano y lo han acoplado a los módulos de combustión desarrollados. Además de haberlo validado con una serie de llamas pulverizadas elementales, se ha utilizado para simular dos cámaras de combustión de motor aeronáutico. Los resultados demuestran que el FGM es un método más adecuado para simular procesos de combustión de pulverizados en comparación al método de las llamitas. Con vistas a la generación de datos que sirvan para validar modelos numéricos de pulverizados, uno de los miembros del equipo ha realizado medidas de chorros pulverizados en frío de combustible «Jet A1» a varias presiones de descarga. La distribución del tamaño de gotícula se ha medido aplicando la interferometría de imagen de partículas. Los participantes en el proyecto han construido también una réplica de un quemador industrial de premezcla y han realizado mediciones con varios índices de turbulencia para validar los modelos de combustión premezclada. El proyecto COMBINA ha ofrecido a los participantes del estamento universitario la oportunidad de ensayar modelos avanzados en un entorno industrial, siendo que hasta la fecha solamente se habían aplicado ciertos programas a configuraciones simplificadas. Los resultados del proyecto se han divulgado a través de una presentación en formato de taller y en la página web del proyecto.
Palabras clave
Motores de combustión, modelos de combustión, aplicaciones industriales, premezclada, combustión pulverizada
