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Capitolo 12
Conclusioni e possibili sviluppi
12.1 Conclusioni
In questa tesi, mediante tecniche di simulazione C.F.D sia monodimensionali che tridimensionali, è stato condotto uno studio degli spray prodotti da un iniettore pintle e da un iniettore swirl, entrambi adatti all’iniezione diretta di benzina nei motori ad accensione comandata.
Le fasi del lavoro di tesi sono state:
1. modellazione dell’iniettore: tramite il codice C.F.D monodimensionale hydsim v4.3 di AVL, partendo dalla geometria interna, è stato costruito un circuito idraulico equivalente per calcolare le condizioni di iniezione (massa di combustibile iniettata e velocità di iniezione). Queste quantità sono state successivamente utilizzate come condizioni al contorno per il software di simulazione dello spray.
2. modellazione dell’ambiente di iniezione utilizzato nelle prove: si è trattato di costruire la mesh del recipiente cilindrico che durante le prove risulterà riempito di gas ad una data pressione.
3. messa a punto di un modello di breakup adatto alle esigenze di simulazione utilizzando il codice C.F.D tridimensionale Kiva – 3v. Questa fase ha reso necessario un intervento sulla routine responsabile del meccanismo di breakup TAB: si sono introdotte nuove righe di comando e sono state tarate le costanti che governano il processo di atomizzazione.
4. confronto dei risultati ottenuti con quelli relativi alla sperimentazione. Sono state eseguite due prove con differenti valori di pressione dell’ambiente di iniezione sia per quanto riguarda l’iniettore pintle che per quanto riguarda l’iniettore swirl.
5. applicazione dei modelli di spray studiati su motori ad iniezione diretta di benzina. Per l’iniettore pintle è stata eseguita una prova di iniezione su un motore monocilindrico quattro tempi ad accensione comandata di 330 cm3 di cilindrata,
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mentre per quanto riguarda l’iniettore swirl è stata eseguita una prova di iniezione su un motore monocilindrico due tempi ad accensione comandata di 250 cm3 di cilindrata. Le prove effettuate in ambiente quiescente hanno messo in luce la buona rispondenza dei modelli soprattutto a regime, dove la differenza di velocità fra lo spray simulato e quello reale non è molto marcata, mentre per quanto riguarda i transitori si risente dell’approssimazione introdotta dal modello monodimensionale dell’iniettore. Tale modello non considera affatto la geometria dell’uscita e quindi fornisce un profilo di velocità di iniezione approssimato nei transitori di apertura e chiusura dell’iniettore.
Infine, i risultati ottenuti nelle simulazioni di iniezione su motori hanno dimostrato la possibilità di utilizzare i modelli di spray messi a punto nel corso del presente lavoro per studiare il meccanismo di formazione della carica stratificata nei motori ad accensione comandata.
Preme ricordare che tutti i dati geometrici relativi agli iniettori e le immagini sperimentali degli spray sono state gentilmente forniti da Siemens VDO.
12.2 Possibili sviluppi
In studi futuri si potrebbe pensare di elaborare un modello tridimensionale della punta dell’iniettore che, considerando la geometria reale dell’uscita, sia in grado di fornire una stima più accurata delle velocità di iniezione. Tale modello si potrebbe inserire fra il modello monodimensionale dell’iniettore ed il software di simulazione dello spray, potrebbe cioè sfruttare il primo per avere le condizioni al contorno necessarie alla simulazione ed interfacciarsi con il secondo per fornire le condizioni di iniezione. Un approccio così strutturato permetterebbe di studiare anche i fenomeni di cavitazione all’interno della zona di uscita dell’iniettore.
Un ulteriore sviluppo auspicabile, per quanto riguarda il software di simulazione dello spray, potrebbe consistere nell’introduzione di una corona circolare di iniezione anziché considerare un unico punto di iniezione; questo permetterebbe di studiare meglio gli spray nella zona adiacente all’uscita, soprattutto per quanto riguarda quelli derivanti da iniettori swirl.
