Mestrado em Engenharia Mecânica

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Navegando Mestrado em Engenharia Mecânica por Autor "Almeida, Hélder Giostri Alves de"

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    Desenvolvimento de um modelo numérico 1D para simulação do desempenho, consumo específico de combustível e parâmetros de combustão de um motor monocilíndrico de pesquisa operando com injeção direta de etanol
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-06-23) Castro, Daniel Heleno de; Rodrigues Filho, Fernando Antônio; Moreira, Thiago Augusto Araújo; http://lattes.cnpq.br/8661491168619394; http://lattes.cnpq.br/6079638386672447; http://lattes.cnpq.br/5082293146914211; Rodrigues Filho, Fernando Antônio; Moreira, Thiago Augusto Araújo; Guzzo, Márcio Expedito; Almeida, Hélder Giostri Alves de
    O setor do transporte é responsável por 24% das emissões de GHG no mundo e 8,6% no Brasil. No país, os combustíveis fósseis representam 76,9% da matriz energética do setor de transportes. Com uma insolação média de 4800 Wh/m², 188,7 milhões de ha de terras agricultáveis e uma rede de distribuição completamente desenvolvida, o etanol é a melhor solução para a sustentabilidade da mobilidade no Brasil. Este fato associado ao elevado custo dos veículos elétricos e aos enormes desafios ambientais relacionados à fabricação das baterias, apontam para a importância das pesquisas de motores de combustão interna abastecidos com etanol e outros biocombustíveis. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da razão volumétrica de compressão no consumo específico de combustível (ISFC) de um motor de combustão interna monocilíndrico de pesquisa, modelo AVL 5496, com sistema de injeção direta de combustível, movido a etanol. Para esta finalidade foi proposto um modelo matemático 1D implementado no software GT-Power. O modelo foi calibrado e validado a partir de dados experimentais para 3.000 e 4.500 RPM na condição de plena carga e RC de 11,5:1. As diferenças encontradas entre o modelo simulado e os dados experimentais foram inferiores a 5% para os parâmetros de pressão média efetiva indicada (PMEI), vazão mássica de ar, torque e potência indicada, e ISFC, demonstrando a validação do modelo e a correta correlação das condições de contorno. As simulações ocorreram para três razões volumétricas de compressão (11,5:1; 13,0:1 e 15,0:1) e onze condições operacionais do motor, totalizando trinta e três condições diferentes. Os erros numéricos se mantiveram abaixo de 5%. Os resultados apresentaram uma tendência de redução do ISFC com o aumento da razão volumétrica de compressão. O aumento da razão volumétrica de compressão de 11,5:1 para 15,0:1 implicou em uma redução superior a 4% no ISFC, para o motor estudado com o uso do etanol.
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    Internal combustion engine numerical simulation operating with gasohol (E25) and provided with a stratified torch ignition system
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-04-05) Soares, Eder Pereira Resende; Rodrigues Filho, Fernando Antônio; http://lattes.cnpq.br/6079638386672447; http://lattes.cnpq.br/2058533093733117; Almeida, Hélder Giostri Alves de; Barros, José Eduardo Mautone; Baeta, José Guilherme Coelho
    O setor dos transportes enfrenta atualmente desafios significativos relacionados com as emissões de gases poluentes e os seus impactos ambientais. A substituição de motores de combustão interna por sistemas de propulsão elétrica é amplamente promovida como uma solução sustentável para enfrentar esses desafios. No entanto, é importante destacar que o setor de geração de energia elétrica é o principal responsável pelas emissões de gases de efeito estufa no mundo, sendo responsável por cerca de 45% das emissões. Uma eletrificação completa da frota poderia agravar esta situação. Uma abordagem para enfrentar esse problema é o desenvolvimento de motores mais eficientes e menos poluentes. Uma das tecnologias promissoras é o sistema de ignição por pré-câmara, que pode melhorar o processo de combustão dos motores de combustão interna, aumentando sua eficiência de conversão de combustível e reduzindo a emissão de gases poluentes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar o funcionamento de um motor Ford SIGMA 1.6, com e sem pré-câmara de ignição, utilizando gasolina (E25) como combustível. Para isso, foram realizadas simulações numéricas unidimensionais com o software GT-POWER. Essas simulações permitiram a calibração e validação de modelos numéricos, a partir de dados experimentais obtidos em testes de bancada dinamométrica. Modelos preditivos e não preditivos foram criados, os quais foram validados com dados experimentais e posteriormente utilizados para avaliar o desempenho do sistema com o uso de pré-câmara em diferentes condições de operação. Os modelos apresentaram resultados consistentes, com erros inferiores a 5% em relação aos dados experimentais. Os resultados evidenciaram ganhos na eficiência de conversão de combustível e, consequentemente, redução na emissão de poluentes, em relação ao motor de ignição por centelha. Os modelos preditivos criados permitiram ainda alterar os parâmetros da geometria da pré-câmara tais como volume e diâmetro de orifício, permitindo o estudo da influência desses parâmetros geométricos da pré-câmara na eficiência de conversão de combustível. Analogamente, o modelo proposto também permitiu alterar parâmetros geométricos do motor visando minimizar o consumo específico de combustível. Observou-se ainda que, apesar de a redução do diâmetro do furo da pré-câmara produz um aumento da potência e redução do consumo específico de combustível, mas que essa redução não pode ser feita de forma exagerada, pois nesses casos pode causar efeitos contrários de piora do desempenho do motor.