Informe de verificacion de diseño

RAMAJO DAMIAN ENRIQUE; CARDONA ALBERTO

2008-07-10/2008-10-05

1-40

Simulacion Computacional

Energia-Sist.de transm.

OBJETIVOS: Verificar el diseño del circuito de refrigeracion del block de un motor en fase de diseño para su posterior patentamiento. Estimar la eficiencia de refrigeracion, la homogeneidad en la extraccion del calor y el caudal de refrigerante requerido.  METODOLOGIA: Para el análisis se utilizaron modelos de volúmenes finitos construido a partir de la geometría CAD 3D provista por el cliente. En el informe se consideran 5 alternativas geométricas para el sistema de refrigeración aislado y una para el sistema acoplado refrigeración-bock. Las cargas térmicas aplicadas fueron provistas por el análisis realizado por previamente en CIMEC  en base a resultados sobre el simulador 0/1-D. El trabajo consistio en mallar con volumenes finitos las geometrías, armar los modelos computacionales y resolverlos utilizando calculo distribuido. En este trabajo se desarrollaron dos tipos de simulaciones; en las primeras se estudió en forma aislada el sistema de refrigeración, en tanto que en las segundas se generaron modelos computacionales donde el sistema de refrigeración (dominio fluido) se encontraba acoplado con el block (dominio sólido), de modo que en una misma simulación se resolvió el comportamiento del fluido (campo de velocidad, presión, turbulencia y efectos térmicos) mientras que en el dominio sólido se resolvió la transferencia de calor. A continuación se describen las simulaciones del primer tipo, es decir estudiando en detalle el comportamiento fluido dinámico del refrigerante. Dado que los primeros diseños no dieron resultados satisfactorios, fueron hechas varias sugerencias al cliente para mejorar los parametros de transferencia de calor. TECNICAS: Los modelos computacionales fueron desarrollados dentro de un software multifisica específico para el cálculo de problemas de mecánica de fluidos y de transferencia de calor en dominios sólidos. El comportamiento de los fluidos fue descrito mediante las ecuaciones de Navier-Stokes. La turbulencia fue modelada mediante un modelo RANS (Reynolds Average Navier Stokes) de dos ecuaciones para el transporte de las variables turbulentas k (intensidad turbulenta) y e (tasa de disipación turbulenta). En la proximidad de las paredes del dominio se utilizó una ley de pared estándar. Sobre las paredes fue definida una rugosidad promedio de 0.5 mm. Los modelos fueron resueltos hasta que se alcanzó un estado estacionario.  Los cálculos fueron desarrollados mediante computo distribuido dada la gran cantidad de grados de libertad que presento el problema (6 para los modelos de refrigeración y 7 para aquellos en los cuales se acopló el cálculo fluidodinámico con el cálculo térmico del block). Todos los modelos fueron discretizados mediante elementos tetrahedros. La calidad y precisión de la malla fue verificada en todos los casos y fue utilizado refinamiento local en las zonas donde la geometría mostraba detalles complejos o conductos de sección estrecha.