Riassunto analitico
Il lavoro di tesi si propone come scopo primario l’analisi CFD 3D di un motore Diesel ad alte prestazioni per determinare i carichi termici a cui il motore è sottoposto, necessari per l’esecuzione di un calcolo CHT (conjugate heat tansfer) del motore stesso. Lo scopo secondario dell’indagine è l’utilizzo dei risultati per la validazione del modello di scambio termico sviluppato dal gruppo motori dell’università. Il calcolo è stato eseguito per quattro differenti punti operativi tramite i software STAR-CD, STAR CCM+ ed ES-ICE, sviluppati da CD-Adapco, Simens. Il primo step consiste nella definizione dei modelli d’iniezione da utilizzare per i calcoli interno cilindro: è stata dunque eseguita la validazione dello spray rispetto a dei casi sperimentali in condizioni motoristiche. Successivamente è stato definito il modello matematico per l’analisi del motore: inizializzazione della superficie, generazione della mesh, impostazione della fisica, scelta dei modelli d’iniezione e combustione. Particolare attenzione è stata posta nei confronti della modellazione del processo d’iniezione, fondamentale per la corretta simulazione di una combustione di tipo Diesel. Durante questa fase sono state inoltre analizzate le varie metodologie di meshatura, in modo da valutarne l’efficacia e l’applicabilità. Definito il modello matematico è stato eseguito un tuning dello stesso, in modo da validare quanto fatto: questa operazione è stata eseguita sia rispetto al modello monodimensionale del motore sia rispetto ai dati sperimentali fornita dall’azienda produttrice del motore.
Sono stati poi eseguiti i calcoli motore richiesti con due modelli differenti di scambio termico, in modo da poter confrontare i risultati ottenuti con il modello “Grumo Wall Function” rispetto al modello comunemente utilizzato per la modellazione, sviluppato da Angelberger. In totale sono quindi stati eseguiti otto calcoli, relativi ai quattro punti operativi in studio. Eseguiti i calcoli e valutata la correttezza dei risultati ottenuti è stato eseguito un processo di sensibilità del modello alle variazioni di alcuni suoi parametri: parametri d’iniezione, modelli di combustione, tabelle di ritardo all’autoaccensione del combustibile e sensibilità alla griglia di calcolo. E’ stato quindi definito un modello benchmark, sul quale sono stati eseguiti i calcoli definitivi per le valutazioni dei flussi termici. Infine è stata analizzata la sollecitazione termica dei vari componenti, durante un ciclo motore.
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