Comparação entre resultados experimentais e de simulação numérica de um motor de combustão interna
Abstract
Diante da utilização de motores de combustão interna, atualmente estudos para aumento de eficiência estão cada vez mais presentes. Com os avanços tecnológicos dos computadores há uma tendência para a utilização de recursos computacionais, os quais contribuem para os projetos de motores. Neste contexto, o presente trabalho propõe a realização da simulação computacional da combustão de um motor de combustão interna através de uma modelagem numérica unidimensional no software GT-POWER, que utiliza um modelo Wiebe para caracterizar a combustão. As características geométricas do motor monocilíndrico Honda GX35 foram adicionadas como parâmetros de entrada de um modelo, operando no ciclo Otto, com o volume deslocado de 35,8 cm³, naturalmente aspirado e com relação volumétrica de compressão de 8:1. A simulação numérica foi realizada assumindo uma temperatura constante de 450K nas paredes do cilindro, considerando gás metano como combustível e rotação de 3600 rpm, a plena carga. Após a simulação, foram obtidos o diagrama P-V, que descreve o comportamento do volume e da pressão no sistema, a curva de pressão absoluta no interior do cilindro, dados de vazão mássica de ar na admissão, fração mássica queimada e temperatura no interior do cilindro. Os resultados foram comparados com resultados prévios, publicados em outros trabalhos, os quais analisaram o mesmo motor nas mesmas condições de operação. A simulação apresentou resultados com diferenças de vazão mássica de ar na admissão em relação aos resultados experimentais, com um valor máximo de vazão mássica numérico de 6,13g/s a 441º, enquanto o valor máximo experimental é de 4,35g/s a 475º. A curva de pressão absoluta no interior do cilindro e o diagrama P-V obtidos na simulação chegaram a valores próximos aos valores experimentais, mesmo com as diferenças de resultados de vazão mássica de ar na admissão, devido a um ajuste feito nos ângulos de FMQ 50% (ângulo em que há 50% de fração mássica queimada), ajustando o valor numérico para 33º, enquanto o valor experimental é de 41,7º. Com isso, a pressão absoluta no interior do cilindro teve um valor máximo da curva numérica de 16,47 bar, em 19,8º, enquanto que o valor máximo da curva experimental é de 16,1 bar, em 17,8º. O modelo numérico mostrou-se capaz de representar um motor de combustão interna operando nas condições específicas que foram impostas neste estudo, apresentando as maiores diferenças na comparação de valores experimentais e numéricos de vazão mássica de ar e na curva de fração mássica queimada, com um erro percentual relativo de 20,86% em na FMQ 50%.
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