DESARROLLO DE MODELOS DE COMBUSTION Y EMISIONES HPC PARA EL ANALISIS DE PLANTAS PROPULSIVAS DE TRANSPORTE SOSTENIBLE

2018

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Desantes Fernández José María

Las aplicaciones de chorros de combustión de combustibles líquidos son los consumidores principales de energía en nuestro sistema actual de transporte, con un consiguiente impacto en la utilización de recursos energéticos, calentamiento global y emisiones de contaminantes. La sociedad está empujando hacia la decarbonización del sector de transportes, con combustibles sustitutivos que tienen menor impacto y permiten un crecimiento neutro en carbono en el corto plazo. La implementación de dichos combustibles en sistemas de combustión reales necesita de modelos de chorro y combustión avanzados, puesto que sus propiedades físicas y químicas suelen ser significativamente diferentes de las de los combustibles convencionales de transporte. La interacción de los complejos fenómenos físicos y químicos, tal como la inyección de combustible líquido a alta presión, atomización, evaporación, mezcla combustible/aire y combustión todavía no se comprende bien, y juega un papel fundamental en las prestaciones de las plantas propulsivas. El proyecto CHEST se centra en el desarrollo de un modelo avanzado de combustión y emisiones, así como en su aplicación para identificar las características físicas y químicas adecuadas de los combustibles líquidos alternativos para futuras plantas motrices de automoción y aviación. Se dedica esfuerzo a evaluar la intercambiabilidad del combustible y las ganancias finales en emisiones de contaminantes y de CO2. La mejora de la fidelidad y capacidad predictiva de las herramientas de simulación para combustión de chorros líquidos es fundamental para conseguir sistemas de transporte más sostenibles y verdes. El trabajo precedente del Insituto CMT Motores Térmicos de la Universitat Politècnica de València (CMT) ha permitido el desarrollo de modelos avanzados para la prediccción de los procesos básicos que ocurren en sistemas de combustión en planteamientos RANS y LES. Sin embargo, el esfuerzo computacional necesario para producir resultados exactos para geometrías reales requiere la transición a High Performance Computing (HPC). Este es el campo en el que el Centro de SuperComputación de Barcelona (BSC) ha tenido un papel de liderazgo en los años recientes, con el desarrollo del código HPC multi-propósito Alya. El proyecto CHEST es un esfuerzo coordinado de las dos instituciones para aprovechar sus sinergias evidentes. CMT definirá las aplicaciones objetivo, conducirá los experimentos relacionados y las correspondientes simulaciones numéricas, mientras que BSC estará encargado de los desarrollos de modelos y validación en condiciones realísticas. CHEST integra los modelso avanzados de chorro líquido, combustión y emisiones en el código paralelo multfísica HPC Alya. La herramienta numérica resultanate permitirá investigaciones más allá del estado del arte en el área de propulsión. En particular, CHEST se centra en simulaciones de alta fidelidad de plantas propulsivas de transporte, tales como Motores de Combustión Interna Alternativos y Motores Turbina de Gas. Se llevarán a cabo medidas experimentales detalladas de combustión de chorros líquidos para obtener mayor comprensión en los procesos físicos y químicos básicos requeridos para los desarrollos del modelo.. Las herramientas generadas en CHEST serán usadas para evaluar el papel de los combustibles para sistemas de transporte futuros más limpios.