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Capitolo 8
Conclusioni e possibili sviluppi
In questa tesi, con l’ausilio di strumenti CFD tridimensionali, è stato condotto uno studio delle fasi di accensione e combustione per motori ad accensione comandata. La simulazione ha riguardato un motore 2T da 250 cm3 con sistema di stratificazione wall-and-air guided.
Lo studio della fase di accensione è stato suddiviso in:
1. modellazione del volume coinvolto nell’accensione: è stata costruita una griglia di calcolo ausiliaria per la sola zona di accensione per la quale sono state imposte condizioni iniziali uguali a quelle tipiche riscontrate nel motore allo scoccare della scintilla (temperatura, pressione, composizione chimica, campo di moto);
2. messa a punto di un modello di calcolo – introdotto nel Kiva3V – in grado di tenere conto delle modalità di funzionamento del sistema di accensione e mediante il quale è stato possibile simulare, per la prima volta, lo svolgersi della fase di accensione. L’accuratezza spazio/temporale necessaria ha richiesto l’utilizzo della griglia ausiliaria, assai fitta, di cui sopra. Si tenga presente che volume della cella e time step sono 3÷4 ordini di grandezza inferiori a quelli tipicamente impiegati per la simulazione CFD nell’ambito motoristico!
3. i risultati della simulazione sono stati convalidati con dati sperimentali reperiti in letteratura.
Si è passati quindi allo studio della fase di combustione nel motore da 250 cm3. Gli aspetti salienti di questa analisi si possono riassumere come segue:
Conclusioni e possibili sviluppi
136 1. utilizzo di una griglia di calcolo e di time step “normali”, tali da consentire il calcolo
della formazione della miscela e della combustione in meno di 24 ore mediante un PC di prestazioni ordinarie;
2. i risultati ottenuti dallo studio sull’accensione sono stati importati nel modello di combustione; in tal modo è stato possibile riprodurre le condizioni della miscela alla fine dell’accensione bypassando i calcoli relativi a tale fase;
3. è stato implementato un modello di combustione cinetico mediante l’introduzione di un parametro empirico che tiene conto dell’effetto della turbolenza sull’increspamento del fronte di fiamma e della variazione di tale effetto con le condizioni operative del motore;
4. la taratura del parametro empirico è stata eseguita simulando la combustione per due condizioni di carico e due regimi di rotazione del motore; si è dimostrato sufficiente far variare tale coefficiente in funzione del solo regime di rotazione del motore;
5. le curve di rilascio del calore e le emissioni calcolate sono coerenti con quanto riportato in letteratura.
Il principale risultato di questo lavoro di tesi è stata l’introduzione della simulazione nella fase di accensione per ottenere i dati di input della combustione la quale a sua volta è stata simulata in modo innovativo, implementando un modello di combustione cinetico in modo da tener conto anche della turbolenza. Il tutto è stato possibile pur adottando modelli assai semplici.
La metodologia adottata per la modellazione della fase di accensione ha validità generale non dipendendo né dal motore in esame né dal tipo di sistema di accensione utilizzato.
Gli studi futuri potrebbero riguardare la messa a punto di una routine per la rimappatura della griglia di calcolo al fine di consentire l’infittimento della griglia stessa nella zona circostante la candela, evitando distorsioni e conseguentemente problemi di mancata convergenza nel resto della camera di combustione. Questo consentirebbe di importare i risultati
Conclusioni e possibili sviluppi
137 dell’accensione con maggior dettaglio locale e quindi di simulare l’evoluzione della combustione con accresciuta conformità alla realtà fisica.
Sarebbe inoltre auspicabile un’analisi volta ad includere l’effetto locale, e non globale, della turbolenza sulla combustione.
