Riassunto analitico
Il pistone di un motore a combustione interna ad alte prestazioni è sottoposto a complesse condizioni di temperature e stati tensionali. E’ dunque importante avere a disposizione una metodologia valida per la previsione delle temperature a cui esso è sottoposto nelle fasi più pesanti del suo esercizio. Dalla temperatura che esso raggiunge in fase di utilizzo, dipendono i carichi meccanici ed i fenomeni di fatica a cui viene sottoposto, è dunque fondamentale avere una stima precisa ed attendibile di ciò che avviene dal punto di vista termico su un pistone che lavora in queste condizioni.
E’ possibile ottenere tali indicazioni operando un’analisi termostrutturale agli elementi finiti del componente, che prevede l’opportuna discretizzazione della sua geometria. Il processo di discretizzazione può essere seguito da diversi software che utilizzano diverse metodologie. Il primo obbiettivo è quello di valutare l’influenza dei diversi metodi di discretizzazione sui risultati delle simulazioni termostrutturali.
Il primo passo è stato quello di effettuare un calcolo termico. La temperatura di un pistone dipende fortemente dalla potenza termica che lo attraversa, è quindi fondamentale avere a disposizione una stima dei coefficienti di scambio termico (HTC) che lo caratterizzano. In particolare la zona di interesse in questo elaborato è quella del getto olio, ovvero quella sottostante il cielo, sul lato aspirazione.
Obbiettivo dell’elaborato è quello di stabilire una correlazione tra i risultati ottenuti a partire da una mappa di HTC nella zona del getto d’olio, ottenuta da calcoli CFD, e quelli ottenuti a partire da una condizione in cui vengono imposti valori di HTC costanti, provenienti dall’applicazione della teoria di Woscnhi. Ciò consentirebbe di fare a meno dei calcoli CFD, dispendiosi dal punto di vista temporale e computazionale.
Sono stati inoltre svolti calcoli termostrutturali basati sui campi di temperatura ottenuti nella fase precedente nelle condizioni di spinta e controspinta del pistone, al fine di verificare lo stato tensionale del componente sottoposto a tali condizioni termiche e meccaniche.
Infine è stato effettuato il calcolo a fatica del componente per verificare la sua solidità strutturale.
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