Modelando Um Motor Monocilíndrico Com TT
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Modelando um motor monocilíndrico com GT-Suite 7.5
1. Criar um novo arquivo GT-POWER “No Preloading of Application Templates”
2. Definir os objetos
1. Criar condições de contorno de entrada
2. Criar o “Intake Runner” que ligará o “EndEnvironment” à “Intake port”.
O item “Roughness from Material” não quer dizer que todo a peça é feita nesse
material, mas que a rugosidade da superfície é similar.
Recomenda-se usar para a discretização do comprimento (Discretization Lenght)
0.4*(cylinder bore diameter) para o duto de admissão e 0.55*(cylinder bore
diameter) para o duto de exaustão de acordo com as referências do software.
3. Criar a entrada de admissão “intport”
Considerações:
Normalmente o coeficiente de fluxo de calor das válvulas são obtidos pela
análise do fluxo no cabeçote do motor o que já inclui todas as perdas de calor. Por
isso as opções “No Friction Pressure Losses” e “Zero Pressure Losses from Bends
and Tapers” foram escolhidas.
A temperatura na parede foi escolhida como 450 k, pois, diferente de motores
refrigerados a água, nesse motor monocilíndrico a temperatura alcançada é maior.
O coeficiente de transferência de calor de 1.5 foi escolhido para representar a
transferência de calor nas válvulas quentes.
Válvulas de Admissão e Exaustão
4. Um modelo será copiado de um template. Porém esse item deve ser estudado
posteriormente, pois características do motor como
Cam timing angle
Lift array data
Foward flow coeficiente ESTUDAR
Exhvalve flow coeficent
Cilindro
5. A maioria de suas entradas dependem da geometria, temperatura das suas
paredes, transferência, fluxos no interior do cilindro e da combustão.
- Para o estado inicial do objeto será escolhido o padrão já encontrado no software
denominado como “inicial” em FluidInitialState.
- Para a Temperatura da Parede (Wall Temperature) será usado o valor
“EngCylTWall” que é dado a partir da definição de três constantes:
Head Temperature: Temperatura do Cabeçote
Piston Temperature: Temperatura do Pistão
Cylinder Temperature: Cilindro/camisa
Os valores introduzidos são típicos de boa parte dos motores.
- Para o coeficiente de Transferência de calor no cilindro (Heat Transfer Object)
usaremos o valor padronizado “EngCylHeatTr”. Esse coeficiente é usado para
definir as características da transferência de calor no interior do cilindro entre os
gases e a câmara de combustão. O modelo Woschni de transferência de calor é o
padrão usado pela indústria, pois é fácil de usar proporciona uma boa estimativa
da transferência de calor no interior do pistão.
Head/Bore Area Ration: Compara a área da superfície do cabeçote com a área da
seção do cilindro (Bore Area).
Piston/Bore: Compara a área da superfície do pistão com a área da seção do
cilindro (Bore Area).
A ”Radiation Multipler” não é usada pois com a modelagem WoschniGT a radiação
não é modelada separadamente.
- Para o coeficiente “Combustion Object” será usado a curva disponível no
software “EngCylCombSIWiebe”.
A configuração final do cilindro deverá ser:
6. Injetor de combustível
Duplo clique em InjAFSeqConn para cria-lo.
- Para o parâmetro “Fluid Object” usaremos o “indolente-combust” encontrado na
biblioteca do software em “FuidLiqIncompress” o indolene-combust se trata de
uma gasolina de composição já conhecida.
Por enquanto o atributo “Part Name” do “Air Mass Flow Rate Sensor” será deixado
em branco.
- Em “Timing-General” para “Source of Angle” será selecionado “Parto on Map” e
deixado em branco por enquanto.
O “InjAFSeqConn” impõe uma razão de air/combustível baseada no sensoriamento
fluxo de massa em uma outra parte.
O tempo de injeção pode ser atrelado o ângulo do virabrequim.
Em “Options” o atributo “Revertion Flow Composition” será mudado para “track”.
Isso quer dizer que quando os gases de escape retornarem à porta a temperatura
desses gases será igual temperatura do gás de escape da última iteração e não
igual à temperatura ambiente.
9. “Engine Crank Train” (Virabrequim)
Esse objeto define o tipo motor, o tempo de ignição e características referentes ao
virabrequim.
Será criado um objeto do tipo “EngineCrankTrain”:
-Em “Engine Speed” de ser criado o parâmetro [RPM], que será uma referência
posteriormente.
-Em “Engine Friction Object or FMEP” valor padronizado será encontrado dentro
de “EngineFrinctionCF”. CF quer dizer Chen-Flynn model, que é um modelo muito
usado de atrito em motores. Ele inclui todo o atrito gerado no virabrequim, pistão
e comando de válvula.
- A geometria do cilindro será definida na aba “Cylinder Geometry Object” em
que será utilizado o valor da biblioteca “EngCylGeom”.
Esse objeto é utilizado para descrever a geometria da câmera de combustão,
da biela e a taxa de compressão para determinar o volume do cilindro.
- “Firing Order” será usado da forma mais básica, pois não é necessário definir
o “Firing Intervals” uma vez que há apenas uma cilindro.
3. Posicionar objetos no projeto
Os seguintes itens devem ser posicionados no projeto:
-intrunner
-intport
-intvalve
-cylinder
-exhvalve
-exhport
-exhrunner
-env-outlet
4. Ligar os objetos
Os objetos devem ser ligados na sequência de acordo com o fluxo com a ferramenta
.
- Virabrequim e cilindro: devem ser conectados e o fluxo entre os dois é criado
automaticamente.
- Injetor de combustível (si-inject-1): deve ser conectado em direção ao “inport”.
Uma notificação é observada em “si-inject-1” pois alguns detalhes sobre este item
ainda devem ser configurados.
Há duas opções para sensoriar o fluxo de massa, sendo “Part Name fo Air Mass Flow”
e “RLT for Air Mass Flow Rate Sensor”. O modo RLT é mais simples, porém estará
sempre uma iteração atrasado. Portanto, para regimes permanentes os dois modos
são parecidos, mas para regimes permanentes o segundo modo é mais preciso.
Será usada primeiramente a opção “Part Name” para o “Air Mass Flow Rate Sensor”.
O orifício que será usado com referência será o de entrada do coletor de admissão, ou
seja, do “intrunner-1”.
A última etapa é definir a referência para o tempo de injeção. Para isso deve-se abrir a
aba “Timing General” e em “Source of Angle” deve-se escolher a opção “Part Name” e
selecionar o “cylinder-1” como referência.
5. Configurando o modelo e curvas
-Para configurar preferências deve ser acessado o Setup. Portanto é necessário abrir o
“Run Setup” encontrado dentro do menu “Setup”.
Os valores devem ser configurados como se segue:
Em “Tiime Step and Solution Control Object” deve ser lecionado o valor “Explicit” que
se encontra em “FlowControlExplicit”.
- Deve ser configurado também no Setup o tipo de simulações que desejam-se fazer.
No momento somente um caso será simulado com rotação constante de 3600 RPM.
Para tanto deve ser acessado o “Case Setup” no menu “Setup”.
A célula “Unique Text for Plot Legends” deve ser preenchida com “Speed = [RPM]”. A
descrição da linha [RPM] será “Engine Speed”
A última etapa antes de rodar o modelo é configurar as curvas que deveram ser
plotadas de cada objeto.
Deve-se abrir os objetos com duplo-clique e configura-los com a seguir:
Em Flow:
Em Thermal:
Em Combustion:
No menu “Setup” pode ser acessado o “Plot Setup” que permite o usuário fazer
mudanças em cada curva. Ele deverá estar como a seguir: