Riassunto analitico
La modellazione della combustione turbolenta è un argomento ancora molto sfidante e dibattuto all’interno dell’orizzonte motoristico. La comprensione dell’interazione tra i processi chimici e i moti turbolenti risulta essere uno dei punti cardini di questo tema.
Negli ultimi decenni, la comunità di ricerca nell’ambito dei motori a combustione interna ha proposto diverse metodologie e correlazioni che si pongono come obiettivo quello di catturare con sempre maggiore coerenza i fenomeni fisici che intercorrono durante la propagazione del fronte di fiamma, concentrandosi con particolare attenzione sulle formulazioni di velocità di combustione turbolenta. La realtà, però, è che la varietà delle scale caratteristiche chimiche e turbolente rende ancora necessario impiegare degli sforzi considerevoli durante le fasi di calibrazione dei coefficienti correttivi.
L’idea del progetto di tesi è quella di ricercare un trend fisico alla base della scelta di questi parametri di calibrazione, al fine di ridurre drasticamente il numero di prove necessarie e catturare i dati sperimentali in termini di traccia di pressione, heat release cumulato e heat release normalizzato con una buona predittività a partire dai valori medi in camera di intensità di turbolenza u', lunghezza della scala integrale l_t e indice lambda λ misurati durante il coldflow.
Il modello di combustione utilizzato è il modello G-equation, che permette di imporre direttamente una correlazione algebrica per modellare la velocità di propagazione del fronte di fiamma. Il lavoro, infatti, si è inizialmente concentrato sull’analisi ed il confronto delle correlazioni di velocità di combustione turbolenta maggiormente utilizzate in letteratura, tra cui quella di Muppala, Blended Gülder e Peters, individuando in quest’ultima la scelta di miglior compromesso per i punti operativi di riferimento.
Successivamente, si sono presi in considerazione i modelli di accensione, analizzando nel dettaglio la derivazione teorica e l’implementazione sul software Siemens Star-CD del Flame Kernel Development e del Numerical Ignition model.
Infine, per sviluppare e validare la metodologia ci siamo basati su un database di otto punti operativi di riferimento spaziati su tre differenti motori. L’elevata variabilità delle condizioni in termini di regime, carico, lambda e caratteristiche turbolente ci permette di garantire una buona affidabilità delle correlazioni trovate ed un’accuratezza che garantisce un’ottima predittività della metodologia già con le scelte di primo tentativo.
|
