Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:13:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016 / Esse trabalho tem por objetivo analisar, via simulação numérica, o efeito de variações na temperatura da mistura no desenvolvimento da pressão na câmara de combustão e na tendência para detonação em motores operando em modo HCCI (Homogeneus Charge Compression Ignition). Em motores a combustão interna em geral, a carga ar-combustível após compressão no cilindro é afetada pela existência de camadas limites próximas às paredes da câmara de combustão, originando gradientes de temperatura na direção normal às paredes, os quais afetam a ignição e propagação da combustão. Nesse trabalho, para simular a estratificação térmica observada em motores, gradientes de temperatura foram impostos às zonas de reação do modelo multizonas e utilizados como variável independente. Contrário aos trabalhos publicados na literatura, a energia total contida na mistura ar-combustível foi mantida constante, de forma a isolar o efeito da estratificação térmica daqueles oriundos do aquecimento adicional da mistura ar-combustível, uma estratégia comumente utilizada para o controle de combustão em misturas pobres e condições de carga elevada. Para isso, a massa distribuída às diferentes zonas é determinada de forma a manter a energia térmica da mistura constante em todas as simulações. Simulou-se condições de operação com mistura pobre, iso-octano foi utilizado para representar o combustível, utilizou-se um mecanismo reduzido de cinética química e aplicou-se o método multizonas conforme disponível no pacote computacional ChemKin®. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles reportados na literatura. Verificou-se que o controle energético dentro do sistema tem o efeito sobre os momentos de ignições térmicas, e dessa forma consegue-se diminuir as taxa com que a pressão aumenta. Porém, ficou evidente que em termos práticos, onde há o aumento da rotação existe o aumento da sensibilidade do motor à alteração da carga térmica, a característica do motor nos processos de expansão e compressão, além de cinética química devem se adaptar, ou mais precisamente, se sincronizar com a alteração da rotação para que não haja uma alta taxa líquida de calor liberado. Além disso, foi testado o uso de EGR como um recurso para controle da combustão. Dessa forma, foi mostrado que com a sua utilização foi possível elevar o potencial térmico do motor.<br> / Abstract : The work aims to analyze through numerical simulations on idealized conditions the operating capacity of the HCCI engine combustion process (Homogeneus Charge Compression Ignition), under high equivalence ratios with use a reduced kinetic mechanism of iso-octane as fuel. The result aims to achieve the conditions for the existence of the stable operation of the combustion at high loads with the engine always operating on the same thermodynamic potential. With this, all the work is based on the maintenance of the initial energy provided for in the first case validated by the literature. The control of the pressure increase rate is the parameter of most interest to be analyzed, but the changes made for this purpose modify the behavior of combustion. The main issue addressed is the inhomogeneity of the temperature within the system. This property inherent to the engine enables control over the thermal ignitions and as a consequence temperature width is created that serves as the main responsible for the delay of the ignition between adjacent volumes and deflagration speed of ignitions. With use of simulation module of software ChemKin® HCCI combustion processes multi zone, temperatures gradients were imposed as an independent variable to the reaction system of the engine and thereby determine mass distributions as a dependent variable in order to maintain a constant energy. Thus was set the parameter space of energy stratification for the reactive system. The results obtained through the established methodology were compared with the literature. It was found that the energy control in the system has the effect on ignition delay time and thus achieves decreasing the rate at which the pressure increases. However it was evident that in practice terms, where with an increase of engine speed the sensitivity at relation at thermal charge change is incresed and then, the characteristics of the engines in the expansion and compression processes as well as chemical kinetics must adapt, or more precisely, to synchronize with changing the rotation speed so that no there is a high net rate of heat released. Furthermore, the use of EGR is shown very efficient in the control of reaction rates increasing the thermal potential of engine.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsc.br:123456789/172002 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Meier, Rafael Becker |
| Contributors | Universidade Federal de Santa Catarina, Oliveira, Amir Antônio Martins de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 118 p.| il., grafs., tabs. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSC, instname:Universidade Federal de Santa Catarina, instacron:UFSC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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