Riassunto analitico
Questo elaborato si incentra sull’analisi termo-fluidodinamica di un iniettore idrogeno per applicazioni
Heavy Duty, al fine di verificare che le temperature all’interno dello stesso non raggiungano
dei valori critici per il funzionamento dei componenti interni. Questo tipo di analisi
è molto complessa da portare avanti sperimentalmente, principalmente per via dell’impossibilità
di posizionare sensori di temperatura all’interno dell’iniettore, visti gli spazi ridotti. Per
questo motivo in letteratura sono presenti pochi studi che approfondiscano la distribuzione di
temperatura all’interno di un iniettore.
La Computational Fluid Dynamics (cfd) rappresenta quindi una importante risorsa al fine di
ottenere una stima realistica del comportamento termico del componente in esame, in conseguenza
all’applicazione di carichi termici derivanti dall’azionamento del solenoide presente al
suo interno. La metodologia computazionale si divide essenzialmente in due fasi: la prima in
cui si adotta un approccio di tipo Steady State, valutando così il comportamento a regime,
la seconda in cui invece si usa un approccio Unsteady, studiando così il comportamento nel
transitorio. Si vuole verificare in particolare se quanto ottenuto con il primo approccio restituisca
correttamente quel che avviene nella realtà, che è rappresentata con maggiore aderenza
utilizzando una modellazione di tipo Transient.
La fase iniziale a sua volta si compone di una prima simulazione in cui viene simulato soltanto
l’idrogeno, al fine di stimare le portate in uscita e l’htc, e in cui verranno effettuate alcune
analisi di sensibilità sui parametri di mesh e di turbolenza. Dopo di che si è passati alla simulazione
di scambio termico disaccoppiata di fluido e solidi, così da stimare le temperature
all’interno di ciascun componente a regime; qui particolare attenzione è stata posta sulle modalità
di modellazione dell’aria all’interno dell’iniettore, che si è rivelata essere un importante
vettore di scambio termico.
La seconda fase invece è incentrata, come già detto, sul comportamento nel transitorio, ed anche
essa si divide in due: una prima simulazione del solo fluido in cui viene però modellata anche
l’apertura della valvola, così da avere una rappresentazione corretta sia del comportamento a
iniettore chiuso che aperto, da questa si estraggono della mappe di htc le quali vengono poi
mediate nel tempo e confrontate con quelle del caso stazionario; una seconda in cui invece si
fa una vera e propria simulazione di Conjugate Heat Transfer (CHT) e in cui quindi si valuta il
transitorio di riscaldamento dei componenti partendo da una configurazione fredda per arrivare
alle temperature di regime.
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