Simulación numérica de flujo de aire en una brida de admisión de un vehículo de competición

Abstract

La brida de admisión es un dispositivo mecánico que restringe la cantidad de flujo másico de aire a ser inyectado al cilindro del motor, y es empleado en vehículos de competición. En el presente trabajo, el flujo de aire se simula en un dominio computacional 2D con simetría axial para la geometría de una brida de admisión convergente-divergente, con el fin de determinar las variaciones de los parámetros termodinámicos del campo de flujo. Para la simulación del flujo, se utilizó el código ANSYS-Fluent que aplica el método de volumen finito. Se emplearon las ecuaciones gobernantes para flujo compresible: ecuación de la masa, cantidad de movimiento, energía y estado; además, se empleó el modelo de turbulencia SST de Menter. Los resultados del campo de flujo de densidad, velocidad, presión y temperatura, así como del número de Mach, para seis relaciones de presión, muestran variaciones de las magnitudes termodinámicas en diferentes regiones del dominio, antes y después de la onda de choque; así como las regiones donde se produce la separación y recirculación del flujo en las adyacencias de la pared divergente. Se concluye que, cuando se presenta el choque, la curvatura de la pared de la sección divergente contribuye con el desprendimiento de la capa límite, causando transición en el desarrollo del flujo. Además, para la presión de salida de , el flujo alcanza un valor máximo de Mach 1.8, y temperatura mínima de 180 K (-93 ºC); y en la salida de la brida el flujo alcanza un valor menor de Mach 1.