Modellazione delle proprietà di una benzina commerciale utilizzando cinetica chimica nelle simulazioni CFD 3D

In order to reduce development costs and time-to market, CFD tools can support internal combustion engine design, providing reliable estimations of performance and tailpipe emissions. In particular, 3D-CFD in-cylinder simulations can evaluate if knocking is occurring on a particular operating point and the eventual formation of pollutants inside the combustion chamber. Detailed modeling of combustion using the "complex-chemistry approach" requires a huge number of species and reactions. Consequently, simple fuel surrogate mixtures are usually adopted to approximate the behavior of real fuels. Therefore, the present work aims at providing a systematic approach to formulate a surrogate that mimics thermo-chemical properties of a commercial gasoline. It is then validated against experimental data using a robust numerical framework using 0D chemical kinetic simulations and 3D-CFD simulations.

Al fine di ridurre i costi di sviluppo e il time-to-market, gli strumenti CFD possono supportare la progettazione di motori a combustione interna, fornendo stime affidabili delle prestazioni e delle emissioni allo scarico. In particolare, le simulazioni in-cilindro 3D-CFD possono valutare se si verifica detonazione in un particolare punto operativo e l'eventuale formazione di inquinanti all'interno della camera di combustione. La modellazione dettagliata della combustione utilizzando l'"approccio della chimica complessa" richiede un numero enorme di specie e reazioni. Di conseguenza, per approssimare il comportamento dei combustibili reali vengono solitamente adottate semplici miscele di surrogati di carburante. Pertanto, il presente lavoro mira a fornire un approccio sistematico per formulare un surrogato che imiti le proprietà termochimiche di una benzina commerciale. Viene quindi convalidato rispetto ai dati sperimentali utilizzando un solido approccio numerico utilizzando simulazioni cinetiche chimiche 0D e simulazioni 3D-CFD.