Riassunto analitico
La lubrificazione svolge un ruolo importantissimo per il corretto funzionamento di un motore a combustione interna. Lo scopo della lubrificazione è quello di ridurre le resistenze passive all’interno del motore, responsabili di perdita di lavoro meccanico e quindi di diminuzione del rendimento globale. Al giorno d'oggi i sistemi di lubrificazione variano a seconda dell’utilizzo e delle prestazioni dei diversi motori. Lo sviluppo di questi apparati è ormai decisamente avanzato; in particolare, il focus è quello di definire un layout corretto ed efficiente, convalidandolo già in fase progettuale.
Spesso, per motivi di configurazione, è necessaria la valutazione di una diversa disposizione del motore, al fine di ottimizzare spazi, ingombri e geometrie. In questo elaborato, tramite ausilio dell'analisi CFD mediante metodologia SPH, è stato valutato lo splashing dell’olio all’interno del carter di un meccanismo biella-manovella-pistone, montato all’interno di un motore ad elevate prestazioni, ottimizzandone il reintegro nel serbatoio di raccolta. La metodologia di analisi precedentemente citata è molto vantaggiosa in termini di onerosità di calcoli e garantisce uno studio efficiente su un caso molto complicato da impostare con i classici software di analisi CFD. \\
Lo studio prevede l’utilizzo del software SimLab per il pre-processing e di NanoFluidX come tool calcolatore, al fine di predire il comportamento del fluido lungo geometrie complesse e con un moto molto complicato. Lo studio, svolto in collaborazione con un'importante azienda automobilistica, è incentrato su una geometria semplificata del case, che comprende cilindro e carter, al cui interno si trovano pistone, biella e albero a gomiti di un motore alternativo a combustione interna. L'obiettivo del seguente studio è quello di valutare il reintegro di olio a serbatoio ottimizzando geometrie e organi meccanici in movimento. Effettuando una sensibilità di diverse simulazioni, tramite svariate analisi fluidodinamiche, sono stati ricavati ed analizzati tutti i risultati durante la fase di post-processing.
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Abstract
Lubrication plays an important role in the proper functioning of an internal combustion engine. The purpose of lubrication is to reduce the passive resistances inside the engine, which are responsible for the loss of mechanical work and therefore for the decrease in overall performance. Today lubrication systems vary depending on the use and performance of different engines. The development of these devices is now very advanced; in particular, the goal is to define a correct and efficient layout, validating it already at the design stage.
Often, for reasons of configuration, it is necessary to evaluate a different engine arrangement, in order to optimize spaces, dimensions and geometries. In this paper, with the aid of CFD analysis using SPH methodology, the splashing of the oil inside the crankcase of a connecting rod-crank-piston mechanism, mounted inside a high-performance engine, optimising the return to the collection tank. The previously mentioned analysis methodology is very advantageous in terms of the cost of calculations and ensures an efficient study on a very complicated case to set up with the classic CFD analysis software. The study involves the use of SimLab software for pre-processing and NanoFluidX as a calculator tool, in order to predict the behavior of the fluid along complex geometries and with a very complicated motion. The study, carried out in collaboration with a major automotive company, focuses on a simplified geometry of the case, which includes cylinder and crankcase, inside which are located piston, connecting rod and crankshaft of an internal combustion reciprocating engine. The objective of the following study is to evaluate the replenishment of tank oil by optimizing geometries and mechanical organs in motion. By performing a sensitivity of different simulations, through several fluid dynamics analyses, all the results were obtained and analyzed during the post-processing phase.
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