Riassunto analitico
Uno dei trend nel campo dei motori a combustione interna è l’adozione di configurazioni che comportano una fiamma più magra e turbolenta, come ad esempio nella tecnologia TJI (Turbulent Jet Ignition), dove i getti ad alta velocità in uscita dalla precamera si collocano certamente al di fuori del regime di combustione in cui i modelli come ECFM o G-Equations sono validati (regime flamelet); ciò può rappresentare un problema nel campo della simulazione 3D-CFD dei motori a combustione, poiché causa una mancanza sia di accuratezza che di prevedibilità dei risultati simulati.
L'obiettivo del presente studio è quello di sviluppare un modello che permetta di estendere l'uso degli attuali modelli di combustione RANS, in particolare ECFM, a regimi di combustione ad elevata turbolenti. La prima parte della tesi presenta una revisione degli ultimi risultati disponibili in letteratura, sia sperimentali che derivati da simulazioni DNS, riguardanti la combustione ad alto Karlovitz; seguendo gli aspetti evidenziati negli articoli, viene quindi proposto e discusso un modello, prima teoricamente e poi in termini di implementazione. Il modello è quindi implementato in un software CFD-3D commerciale e validato rispetto ai dati sperimentali.
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Abstract
Recent engine development has led to leaner and more turbulent configurations, like for example in TJI (Turbulent Jet Ignition) technology, where the lean and high-speed jet-like flame certainly falls out of the burning regime where combustion models like ECFM or G-Equations are validated (flamelet regime); this can represent a problem in the field of 3D-CFD engine simulation as it causes lack of both accuracy and predictability of the simulated results.
The aim of the current study is to develop a model that allows to extend the use of the current RANS combustion models, in particular ECFM, to more turbulent combustion regimes. The first part of the theses presents a review of the latest results available in literature, both experimental and from DNS simulations, regarding high Karlovitz combustion; following the aspects highlighted in the papers, a model is then proposed and discussed firstly theoretically and then implementation-wise. The model is then implemented in a commercial CFD-3D software and validated against experimental data.
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