Riassunto analitico
L'ottimizzazione dello scambio termico nei circuiti di raffreddamento di motori automobilistici è un problema attuale: da un lato, le limitazioni sui consumi delle vetture spingono verso la riduzione delle portate circolanti nel circuito di raffreddamento (consentendo un downsizing della pompa di circolazione e, di conseguenza, una riduzione delle perdite a essa associate); da un altro, le sempre crescenti potenze specifiche impongono elevati carichi termici da smaltire. Pertanto, viene sfruttato sempre più massicciamente il fenomeno dell'ebolizzione all'interno del circuito, visto l'elevato calore asportabile: da qui nasce l'esigenza di un'adeguata simulazione di questo fenomeno. Tuttavia i fenomeni fisici associati ai processi di ebollizione sono molteplici e complessi: un'adeguata simulazione presenta difficoltà tanto di modellazione fisica quanto di risoluzione numerica. In questo lavoro di tesi è stato innanzitutto svolto un processo di validazione dei modelli disponibili nel software CFD su due diversi test di riferimento. In particolare, vengono analizzati due differenti tipi di approccio alla simulazione multifase: Volume Of Fluid e Segregated Eulerian MultiPhase. Da questa prima fase, emerge l'incompatibilità tra una griglia computazionale adatta alla corretta simulazione delle ripartizioni di portate all'interno del circuito e una griglia adatta al trattamento di problemi di ebollizione. Prassi comune è separare i due problemi in due analisi fluidodinamiche separate, una “cold flow” e una “hot flow”, trascurando così la reciproca influenza tra la distribuzione di portate e i flussi termici scambiati. Scopo di questo lavoro è sviluppare una procedura che permetta contemporaneamente la corretta simulazione sia del campo di velocità tanto dei flussi termici in un circuito di raffreddamento automobilistico. La procedura è stata utilizzata infine nella simulazione di un circuito di raffreddamento di un motore altoprestazionale turbocompresso, alimentato a benzina, con architettura a 4 cilindri in linea.
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