Simulación numérica de flujos cavitantes en inyectores/atomizadores con asimetría en la dirección del flujo

Abstract

: El flujo cavitante está relacionado con flujos turbulentos y multifásicos con transferencia de masa entre el líquido y su fase gaseosa. La cavitación en los inyectores/atomizadores de presión afecta fuertemente el comportamiento del chorro de líquido/spray en su salida. El tipo de atomización inducida por cavitación permite desarrollar dispositivos más eficientes si este estado de cavitación está bien controlado. Los experimentos muestran que se alcanza una mejora en la calidad de la pulverización cuando hay un estado de cavitación completamente desarrollado en la boquilla. La cavitación desarrollada formada en la boquilla muestra tanto una forma compleja como un comportamiento no estacionario debido al complejo patrón de flujo asociado. Este trabajo trata del estudio numérico de boquillas con asimetría en la dirección de avance del flujo y secciones rectangulares tanto en entrada y de salida para casos en los que aparece el estado de cavitación completamente desarrollado. Una calibración cuidadosa de los modelos de viscosidad turbulenta seleccionados se convierte en una tarea importante para obtener predicciones de flujo precisas. Los resultados obtenidos muestran que es posible captar las principales características de la cavidad y las frecuencias representativas de las inestabilidades. Las conclusiones obtenidas podrían ser útiles para el diseño de inyectores de combustible ya que la simulación adecuada de la condición de flujo de cavitación desarrollada y las posibles frecuencias de resonancia, útiles para mejorar la atomización del flujo y la integridad del inyector, podrían capturarse con precisión mediante este tipo de modelado numérico.

Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Mendoza, Argentina