Estudos fundamentais sobre a preparação de misturas e a combustão turbulenta do etanol

Laboratory of Environmental and Thermal Engineering – (LETE/EPUSP) – Universidade de São Paulo (USP)

Pesquisador Principal: Prof. Dr. Guenther Carlos Krieger Filho

Objetivos

Este sub-tema está centrado no estudo fundamaental da formação da mistura (spray) e da combustão turbulenta do etanol. Para isso, são aplicados métodos de última geração numéricos e experimentais. No contexto do Centro de Pesquisa de Engenharia proposto, este projeto proporcionará conhecimento fundamental dos processos físicos para apoiar o projeto de novos sistemas de mistura e combustão turbulenta de etanol em motores de combustão interna.

Vários sistemas ópticos e métodos experimentais estão sendo aplicados. Soluções numéricas estão sendo trabalhadas com métodos CFD. É importante notar que os modelos CFD serão validados com os dados experimentais. Fazendo isso, modelos futuros de formação de sprays e de combustão turbulenta poderão ser suportado por análise CFD.

Resultados esperados

a) Dados experimentais para a formação de pulverização e mistura: comprimento do spray no duto de ar, ângulo do cone do spray, velocidades das gotas e sua distribuição de tamanho, taxa de evaporação.

b) Dados experimentais para a combustão turbulenta do etanol na Câmara de Combustão Isovolumétrica: Campos de formação de mistura e velocidade; OH

  • Distribuição espacial e temporal dentro da câmara de combustão; Tempo turbulento e de escalas turbulentas; Número de Damköhler e Karlovitz; Regimes de chama turbulenta. Estes dados serão obtidos para combustão pré- misturada e não pré-misturada, de modo que os sistemas PFI e DI possam ser representados.

c) Simulação Numérica com CFD: Um modelo computacional baseado em CFD está em desenvolvimento e será validado com os dados experimentais descritos acima. Este modelo computacional terá as seguintes características:

  • Simulação de distribuição de gotículas, velocidades de ambas as fases e taxa de evaporação no duto de ar para aplicações PFI.
  • Simulação de distribuição de gotículas, velocidades de ambas as fases e taxa de evaporação no cilindro para aplicações DI.
  • Simulação de combustão turbulenta de etanol para regimes pré-misturados e não pré-misturados.