Overset Mesh per l'Analisi Fluidodinamica dei Motori a Combustione Interna

La tesi tratta lo studio dell’applicabilità dell'overset mesh per l'analisi fluidodinamica dei motori a combustione interna. L’applicabilità è stata valutata in termini di accuratezza e efficienza computazionale (stabilità, scalabilità, robustezza). L’attività è stata svolta presso il dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia. Tutti i modelli sono stati costruiti con l'utilizzo del software CD-adapco STAR-CCM+. La prima parte della tesi studia il comportamento delle griglie overset applicate ad un cilindro chiuso semplice, senza valvole o condotti. Un pistone piatto comprime l’aria all’interno del volume chiuso. Durante questa fase sono stati testati diversi parametri di configurazione e condizioni al contorno. Queste simulazioni hanno fornito dati importanti per poter successivamente applicare l’overset mesh ad un motore completo. Inoltre è stato stimato l’errore di conservazione della massa dovuto al processo di interpolazione. Nella seconda fase l’overset mesh è stata applicata al modello di motore ottico sperimentale TCC-III (transparent combustion chamber). Il motore TCC è stato realizzato da General Motors tramite General Motors University of Michigan Automotive Cooperative Research Laboratory, Engine Systems Division. Per questo motore è disponibile una notevole quantità di dati sperimentali ottenuti tramite tecnica Particle Image Velocimetry (PIV). Sono stati realizzati quattro modelli del motore TCC, utilizzando due diverse tipologie di griglia (cubica e poliedrica) e due diverse dimensioni di cella all’interno del cilindro (1.0 mm e 0.6 mm). I risultati di questi quattro modelli ottenuti tramite simulazioni RANS, sono stati comparati ai dati sperimentali utilizzando campi di velocità del fluido e allineamento dei vettori velocità. Il confronto tra i dati delle simulazioni RANS CFD e i dati sperimentali PIV ha mostrato un grande livello di accuratezza nel rappresentare tutte le più importanti strutture turbolente all’interno del cilindro. Anche ...