Simulación computacional del flujo de fluido en las cámaras de un motor de combustión interna rotativo de avanzada

Abstract

En este artículo se presentan los resultados obtenidos de la simulación computacional del flujo de fluidos dentro de las cámaras de un novedoso motor de combustión interna rotativo denominado MRCVC (Motor Rotativo de Combustión a Volumen Constante). El MRCVC se encuentra actualmente en la etapa de diseño y el interés detrás del desarrollo del mismo radica en sus ventajas teóricas, tanto termodinámicas como mecánicas, respecto de otros motores rotativos (ej. el motor Wankel) y también del clásico de pistones reciprocantes. Entre las ventajas más importantes se encuentra el hecho de que la combustión podría completarse a volumen constante (condición de máxima obtenibilidad) lo cual, dado que la relación superficie/volumen de la cámara es similar a la del motor tradicional, promete un incremento neto en el rendimiento térmico. Tanto el diseño de los puertos de admisión y escape, aún indefinido, como el movimiento de la carga en la cámara de combustión juegan un papel preponderante en la obtención del esperado incremento en rendimiento de la máquina. En este aspecto, la simulación computacional del movimiento del fluido dentro de las cámaras del MRCVC aporta invaluable información aplicable al diseño y a la estimación de las características del motor. Las ecuaciones que gobiernan el problema son las ecuaciones de Navier-Stokes para flujo compresible las cuales, a fin de tener en cuenta la deformación continua del dominio de flujo, son escritas utilizando una estrategia tipo ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian). Dado la geometría cilíndrica del MRCVC y como una primera aproximación al problema, se consideró el flujo bidimensional en el plano medio de la cámara y con condiciones constantes en los puertos de admisión y escape.