Análise preliminar em CFD (computational fluid dynamics) de um motor de pesquisa monocilíndrico na sua condição padrão de produção (SCRE – single cylinder research engine – FEV 2.0 litros) demonstrou a ausência de estrutura definida de fluxo (“tumble” e “swirl”) que pudesse ter caracterizado o escoamento dentro do cilindro, diante de suas características técnicas construtivas. Os resultados através de técnica ótica experimental do modelo físico e em banco de fluxo PIV (particle image velocimetry) também demonstraram a ausência de estruturas marcantes no escoamento deste motor, confirmando a coerência com o padrão da simulação em CFD. Na realidade, deste motor de pesquisa se espera o uso de técnicas para induzir estruturas de fluxos, como flaps, shrould valve e etc.
Linhas de correntes no interior do motor.
Na imagem acima é possível observar o comportamento do fluxo interno limitado pela parede do cilindro, para aberturas de ambas as válvulas de admissão em 10 mm.
As análises sobre os planos horizontais posicionados a 0.25D, 0.50D e 0.75D, respectivamente, mostram as magnitudes de velocidades e de movimentos em cada plano, onde “D” corresponde ao diâmetro do cilindro e cada posição referenciada foi marcada a partir da borda superior do cilindro do motor.
Campo de velocidades no plano horizontal a 0.25D.
Campo de velocidades no plano horizontal a 0.50D.
Campo de velocidades no plano horizontal a 0.75D.
Vetores de velocidades no plano vertical também mostram a ausência de uma estrutura de fluxo definida.
Acima as componentes de velocidades u, v e w, respectivamente, no plano vertical do cilindro.
Distribuição de pressão total sobre o plano vertical do cilindro.
Logo, as análises fluido-dinâmicas utilizando-se o escoamento estacionário em banco de fluxo e em simulação (CFD), ou seja, em regime permanente e sem o movimento do pistão, mostraram bons resultados para o estudo e desenvolvimento da geometria de cabeçotes de motores durante o ciclo de admissão para as mais variadas aberturas de válvulas (lifts).