Reducción de emisiones contaminantes en los motores de combustión interna
Con el paso de los años, la dinámica de fluidos computacional (DFC) se ha afianzado como herramienta para el diseño y la optimización de los motores de combustión interna. Está demostrada la utilidad de los modelos numéricos avanzados para obtener una descripción detallada del tiempo de ignición y la liberación de calor que se necesitan para controlar las vías de generación del óxido de nitrógeno (NOx). Este enfoque numérico resultó especialmente atractivo para los socios industriales del proyecto MINNOX, que redujo drásticamente la necesidad de efectuar experimentos que requieren una gran cantidad de tiempo. Firmas destacadas de la industria automovilística europea unieron sus fuerzas y conocimientos para desarrollar un modelo avanzado que diera cabida a todos los procesos físicos importantes que tienen lugar en los cilindros de los motores de CI. En los paquetes de software que hay a la venta para realizar simulaciones de DFC, los modelos de turbulencias se basan en diversas suposiciones, por lo que son eficaces sólo para ciertos tipos de flujos. Pero para predecir con exactitud las características de un flujo turbulento próximo a las paredes, tiene una importancia crucial solucionar los efectos de turbulencia próximos a las paredes del motor de CI. En los laboratorios de DaimlerChrysler AG, en Alemania, se efectuaron investigaciones encaminadas a mejorar los programas informáticos KIVA-3 y STAR-CD para realizar cálculos numéricos de flujos tridimensionales de líquidos químicamente reactivos. Concretamente, se introdujo un tratamiento unificado y generalizado de las condiciones de frontera de las paredes a fin de lograr predicciones más exactas de la fricción contra las paredes. Sin las mallas computacionales extremadamente densas ni los excesivos recursos informáticos que suelen necesitarse, se pudieron extender los cálculos RANS (Navier-Stokes con el promedio de Reynolds) y las simulaciones de grandes torbellinos (LES) a la pared del cilindro. Aplicando el método propuesto, que promete una gran flexibilidad y computaciones más simples, se emplearon los códigos STAR-CD y KIVA-3 para simular flujos constantes y oscilantes de líquidos en un motor de un cilindro. Las distintas computaciones efectuadas en una amplia gama de condiciones de funcionamiento coincidieron con las simulaciones numéricas directas (SND), así como con datos recabados en la instalación experimental creada en el transcurso del proyecto.
