Estudo das ondas de pressão formadas na admissão de um motor de combustão interna com a presença de um ressonador

Numerical analysis has become a tool of great importance in the search for solutions of increasingly complex engineering problems. This is due both to the technological advancement with respect to the computers’ processing power, and to the techniques used to discretize and solve equations that would be impossible to solve manually and even numerically a few years ago. However, it is neither possible nor advisable to abandon the experimental part, since it is through the experimental results that the numerical results are validated so that from there the computational side can gain more representativeness and credibility. Based on this, this work compares the results obtained through numerical simulation with experimental data of pressure waves in the admission of an internal combustion engine, with the presence of a resonator. These data were found by Hanriot, 2001 and will be used as boundary conditions in the AVL FIRE software and also as a comparison of the numerical model used. AVL FIRE uses the Finite Volume Method, which was better described in the paper. Firstly, a review was done on internal combustion engines, ranging from basic engine operation to some of the equations representative of it. Then there was a brief explanation of Helmholtz's resonator so that, finally, one can approach the numerical and experimental methods used. Numerically, the analysis of pressure waves made in this work generates difficulties to be simulated, because the problem of the compressibility of the fluid in addition to the low values of the speed of the flow can lead to difficulties of convergence of the problem. Fortunately, the numerical methods developed are already capable of solving such problems, but it is still necessary to continue advancing more and more towards discovering new methods or perfecting existing methods, so that solutions are increasingly accurate and methods spend each time less processing time.Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)A análise numérica tem se tornado uma ferramenta de grande importância na busca de soluções de problemas de engenharia cada vez mais complexos. Isto se deve tanto ao avanço tecnológico, no que diz respeito à capacidade de processamento dos computadores, quanto às técnicas utilizadas para discretizar e resolver equações que seriam impossíveis de serem resolvidas manualmente e até mesmo numericamente alguns anos atrás. Contudo, não é possível, nem recomendável, abandonar a parte experimental, pois é através dos resultados experimentais que os resultados numéricos são validados para que, a partir daí o lado computacional possa ganhar mais representatividade e credibilidade. Com base nisto, o presente trabalho compara os resultados encontrados através de simulação numérica com dados experimentais de ondas de pressão na admissão de um motor de combustão interna, com a presença de um ressonador. Estes dados foram encontrados por Hanriot, 2001 e serão usados como condições de contorno no software AVL FIRE e também como forma de comparação do modelo numérico utilizado. O AVL FIRE utiliza o Método dos Volumes Finitos, o qual foi melhor descrito no trabalho. Primeiramente, foi feita uma revisão sobre motores de combustão interna, abordando desde o funcionamento básico do motor até algumas das equações representativas dele. Em seguida, houve uma breve explicação sobre o ressonador de Helmholtz para que, enfim, se possa abordar os métodos numéricos e experimentais utilizados. Numericamente, a análise de ondas de pressão feitas neste trabalho gera dificuldades para serem simuladas, pois o problema da compressibilidade do fluido juntamente com os baixos valores de velocidade do escoamento pode levar a dificuldades de convergência do problema. Felizmente, os métodos numéricos desenvolvidos já são capazes de resolver tais problemas, mas ainda é preciso continuar avançando cada vez mais rumo à descoberta de novos métodos ou aperfeiçoamento dos já existentes, para que as soluções sejam cada vez mais precisas e que os métodos gastem cada vez menos tempo de processamento