SANFILIPPO, ANDREA
Impatto della modellazione dello spray sulla predittività dell’analisi CFD in motori Diesel ad alta potenza specifica. [Tesi di dottorato]
Modena & Reggio Emilia University, 2018-10-21

L’avvento del nuovo millennio ha portato con sè un progresso tecnologico senza precedenti, che non accenna ad arrestarsi ma anzi pare seguire la direzione di un mondo sempre più connesso e digitalizzato. L’ingegneria ha tratto vantaggio da quest’era "hi-tech" tramite la progettazione virtuale, con la quale grazie a specifici software si riesce a prevedere il comportamento di determinati componenti nel mondo reale. In questo ambito si è recentemente imposta la fluidodinamica computazionale, meglio nota come CFD (Computational Fluid Dynamics), che si applica in tutti quei casi dove il moto dei fluidi non può essere trascurato, spaziando pertanto dal settore aeronautico a quello automobilistico passando per quello civile. La CFD si presenta dunque come una vera alternativa ai tradizionali approcci teorici e sperimentali, specie per problemi complessi che non possono essere risolti analiticamente in forma chiusa o le cui caratteristiche sono difficilmente reperibili attraverso le moderne tecniche sperimentali di misura. Essa ha dalla sua costi relativamente bassi se comparati a quelli degli esperimenti fisici, maggiore velocità di esecuzione delle prove, abilità nel simulare la quasi totalità delle condizioni reali, consentendo anche di isolare fenomeni specifici e infine la possibilità di esaminare ogni punto del sistema per uno studio globale del componente. D’altro canto i risultati delle simulazioni dipendono strettamente dall’accuratezza del modello fisico e delle condizioni al contorno ad esso associate, e non sono mai esenti da errori numerici. Il punto chiave sta nel capire come valutare un risultato, ovvero sapergli assegnare una certa variabilità causata dalle approssimazioni. Il presente lavoro di tesi sfrutta la fluidodinamica computazionale in ambito motoristico: l’obiettivo prefisso è stato quello di modellare lo spray dell’iniettore di un moderno motore diesel automobilistico, andando ad evidenziare come la calibrazione del suddetto spray abbia influenza sul processo di combustione, dal momento che l’iniezione è la causa principale di una corretta formazione della miscela aria-combustibile che si crea a seguito dell’interazione con la fase gassosa. La rappresentazione numerica di questi processi è intrinsecamente complessa, poiché coinvolge due fasi distinte, cioè un combustibile liquido che evolve all’interno di un gas posto nella camera di combustione. Si potrebbe pensare di utilizzare un approccio euleriano basato sulla discretizzazione ai volumi finiti per entrambe le fasi, ma ciò comporterebbe l’utilizzo di celle di calcolo molto piccole, necessarie per la risoluzione del flusso nell’ugello dell’iniettore; la disparità in termini di dimensioni caratteristiche tra l’iniettore e la geometria del cilindro richiederebbe, tuttavia, tempi computazionali molto elevati, non accettabili per le risorse di calcolo a disposizione attualmente. Le gocce dello spray sono quindi modellate secondo un approccio lagrangiano: l’accoppiamento con la fase gassosa deve essere comunque espresso correttamente attraverso l’introduzione di opportuni termini nelle equazioni di moto; essi derivano dai principali modelli fenomenologici che devono essere implementati per la corretta descrizione dell’evoluzione del getto.

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FONTANESI STEFANO
BERNI FABIO


Tesi di dottorato. | Lingua: it. | Paese: | BID: TD20022142