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.

7. Porta e “Runner” de exaustão

-“Exhaust Port”

- Exhaust Runner

8. Ambiente de escape

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:

6. Rodando o Modelo

Basta clicar em . A seguinte tela será exibida mostrando o carregamento dos

processos: