Diseño de un plenum de admisión para un motor de combustión por hidrógeno, fundamentado en criterios geométricos en búsqueda de una mejor eficiencia volumétrica
Para citar o enlazar este item, por favor use el siguiente identificador:
http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32815| Título : | Diseño de un plenum de admisión para un motor de combustión por hidrógeno, fundamentado en criterios geométricos en búsqueda de una mejor eficiencia volumétrica |
| Autor : | Sánchez Montero, Ronald Xavier Alcívar Marmolejo, Yerami Andrés |
| Director de Tesis: | Totoy Montero, Paúl Hernán |
| Resumen traducido: | This research evaluated the fluid dynamic behavior of three intake plenum configurations for a Honda GX200 engine (original design, Venturi-type design, and Bellmouth-type design), with the aim of identifying the geometry with the best performance for guiding airflow toward the cylinder head, reducing pressure losses, and improving volumetric efficiency. The methodology combined experimental measurements and CFD numerical simulation: during the experimental phase, engine speed, intake vacuum, temperature, and mass flow were recorded under three operating conditions (idle, medium load, and high load), and these data were used to define the boundary conditions of the numerical model developed in ANSYS Fluent using the k-omega SST turbulence model, whose reliability was supported through solver convergence criteria and mesh independence analysis. The results showed that plenum geometry directly influences velocity distribution and pressure drop in the intake system; the original design exhibited the least favorable behavior due to abrupt geometric transitions and a greater tendency toward internal losses, the Venturi-type design improved flow guidance compared to the original but showed localized accelerations and less favorable pressure recovery, whereas the Bellmouth-type design achieved the best overall performance by providing a more progressive inlet, better flow uniformity, and lower aerodynamic restriction. The experimental comparison between the original plenum and the Bellmouth plenum confirmed this trend, with increases in mass flow and engine speed under the same vacuum conditions, as well as more stable engine operation, leading to the conclusion that the Bellmouth-type plenum is the most technically suitable alternative for optimizing the intake system of the evaluated engine. |
| Resumen : | La presente investigación evaluó el comportamiento fluidodinámico de tres configuraciones de plenum de admisión para un motor Honda GX200 (diseño original, tipo Venturi y tipo Bellmouth), con el objetivo de identificar la geometría de mejor desempeño en la conducción del flujo de aire hacia la culata, reduciendo pérdidas de carga y favoreciendo la eficiencia volumétrica. La metodología combinó mediciones experimentales y simulación numérica CFD: en la fase experimental se registraron, en ralentí, carga media y carga alta, el régimen de giro, el vacío en admisión, la temperatura y el flujo másico, y estos datos se utilizaron para definir las condiciones de frontera del modelo desarrollado en ANSYS Fluent con el modelo de turbulencia k-omega SST, cuya confiabilidad se respaldó mediante criterios de convergencia del solucionador e independencia de malla. Los resultados evidenciaron que la geometría del plenum influye directamente en la distribución de velocidad y en la caída de presión del sistema de admisión; el diseño original mostró el comportamiento menos favorable por sus transiciones geométricas bruscas y mayor tendencia a pérdidas internas, el diseño tipo Venturi mejoró la conducción del flujo respecto al original pero presentó aceleraciones localizadas y una recuperación de presión menos favorable, mientras que el diseño tipo Bellmouth alcanzó el mejor desempeño global al proporcionar una entrada más progresiva, mejor uniformidad del flujo y menor restricción aerodinámica. En la validación experimental, bajo niveles de vacío de 15, 10 y 5 inHg, se obtuvieron RPM promedio aproximadas de 820, 1451 y 2101, con desviaciones estándar del orden de ±2 a ±3 RPM. Al comparar el plenum original frente al Bellmouth, el flujo másico aumentó de 5, 11 y 21 kg/h a 7, 13 y 25 kg/h en baja, media y alta carga, respectivamente (incrementos de 40.0%, 18.2% y 19.0%), y se registraron incrementos relativos de régimen de giro de 13.65%, 27.84% y 31.46% en las mismas condiciones. La comparación experimental entre el plenum original y el Bellmouth confirmó esta tendencia, al registrarse incrementos de flujo másico y rpm bajo las mismas condiciones de vacío, además de una operación más estable del motor, por lo que se concluye que el plenum tipo Bellmouth constituye la alternativa técnicamente más adecuada para optimizar el sistema de admisión del motor evaluado. |
| Palabras clave : | CFD PLENUM DE ADMISIÓN BELLMOUTH VENTURI OPTIMIZACIÓN GEOMÉTRICA EFICIENCIA VOLUMÉTRICA |
| Fecha de publicación : | 2026 |
| URI : | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32815 |
| Idioma: | spa |
| Pertenece a las colecciones: | Grado |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| UPS-GT007109.pdf | Texto Completo | 1,12 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Este ítem está sujeto a una licencia Creative Commons Licencia Creative Commons