Resumen
El aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) empeora el calentamiento global y el cambio climático. El dióxido de carbono (CO2), como principal componente de los GEI, está estrictamente restringido en las normativas que pretenden un objetivo de neutralidad de carbono. En el sector del transporte, la electrificación ha sido ampliamente reconocida como un buen camino para lograr dicho objetivo. El gran éxito en el rango de baja potencia ha generado confianza en el empleo de motores eléctricos de gran potencia. Sin embargo, las deficiencias actuales, como la baja densidad energética y el reciclaje limitado de baterías usadas dificultan la sustitución total de los motores de combustión en poco tiempo, especialmente en el caso de los motores de transporte pesado. La utilización de combustibles limpios puede ser una solución de transición para lograr una reducción rápida de las emisiones de CO2.
La presente tesis tiene como objetivo predecir las características específicas del proceso de combustión de chorros tipo Diesel en condiciones reactivas alimentados con combustibles hidrocarburos y oxigenados. Para lograr este objetivo, se utiliza una herramienta numérica denominada modelo Quasi-1D, que acopla un modelo de chorro unidimensional desarrollado internamente con un modelo de combustión avanzado basado en flamas laminares de un bajo coste computacional. Posteriormente, las métricas de combustión y la estructura de la llama se pueden examinar de manera eficiente a través de la evaluación del estado químico obtenido a lo largo de las trayectorias de mezcla.
El estudio se centra principalmente en el caso de un chorro libre inyectado a través de un orificio único en un ambiente estacionario, con variaciones de condiciones de dicho ambiente y de inyección recomendadas por la Engine Combustion Network (ECN). Se han considerado una gran variedad de combustibles, incluyendo el n-dodecano, combustibles de referencia primarios y combustibles oxigenados de tipo OMEn.
En conclusión, el modelo cuasi-1D ofrece una predicción precisa de las principales métricas del proceso de combustión en el amplio rango de condiciones consideradas a pesar de su bajo coste computacional. Ello lo constituye en una herramienta prometedora para la calibración de la combustión en motores con combustibles alternativos.
