Methodologies for the numerical simulation of fluid flow in internal combustion engines

Abstract

This thesis consists in the theoretical development and implementation of a set of computational tools or methodologies that allow the resolution of computational fluid mechanics problems in domains with moving boundaries. The development is focused on the realization of virtual dynamic flowmetries in internal combustion engines, in particular on the new Rotative Constant-Volume Combustion Engine (MRCVC). The different developments, which are the contributions of the thesis, are the following: [i] Techniques to solve the mesh dynamics problem, [ii] Methods for the resolution of compressible flows in the low Mach number limit, [iii] Coupling strategies for dimensionally heterogeneous models, [iv] Implicit thermodynamic models applied to 0D/1D internal combustion engine simulators.

Esta tesis consiste en el desarrollo teórico y la implementación computacional de un conjunto de herramientas o metodologías que permitan la resolución de problemas de la Mecánica de Fluidos Computacional en dominios con fronteras móviles. El desarrollo se plantea enfocado hacia la realización de flujometrías dinámicas virtuales en motores de combustión interna, en particular el novedoso Motor Rotativo de Combustión a Volumen Constante (MRCVC). A continuación se listan los distintos desarrollos, los cuales constituyen las contribuciones de la presente tesis: [i] Técnicas de movimiento de mallas, [ii] Métodos para la resolución de flujos compresibles en el límite de bajo número de Mach, [iii] Estrategias de acoplamiento entre modelos dimensionalmente heterogéneos, [iv] Modelos termodinámicos implícitos aplicables a simuladores 0D/1D de motores de combustión interna.