Analisi Termofluidodinamica Multidimensionale del Ciclo di un Innovativo Motore Diesel, 2 Tempi Veloce

L’analisi termofluidodinamica multidimensionale del ciclo di un motore a combustione interna presenta notevoli difficoltà, sia concettuali che pratiche. Da un punto di vista teorico occorre infatti definire una metodologia in grado di simulare in maniera sufficientemente accurata tutti i complessi fenomeni che avvengono all’interno del cilindro e dei condotti (in particolare la miscelazione aria-combustibile, la combustione, l’efflusso attraverso le valvole e/o le luci). Tutt’altro che banale risulta anche la generazione della griglia di calcolo e la gestione del movimento del pistone e degli eventi di apertura e chiusura delle valvole. L’affinamento dei modelli e l’esigenza di reiterare i calcoli per più cicli consecutivi del motore si scontra poi sempre con la limitatezza delle risorse di calcolo, per quanto la potenza dei sistemi di elaborazione sia in costante espansione.Il presente articolo descrive un’analisi multidimensionale e multiciclo applicata ad un innovativo motore Diesel 2 Tempi veloce, in corso di sviluppo presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Civile dell’Università di Modena e Reggio Emilia. In particolare, sono state considerate quattro condizioni operative, due a pieno carico e due a carico parziale.Lo strumento di simulazione CFD è un software commerciale, in cui i modelli di spray e combustione sono stati calibrati sulla base di dati sperimentali, ottenuti su di un motore Diesel veloce a 4 Tempi, avente medesimo alesaggio.La metodologia utilizzata si è dimostrata in grado di fornire risultati stabili mediamente dopo tre cicli, ciascuno dei quali ha richiesto circa 200 ore di calcolo su di una macchina quadri-processore. Molto significativa è risultata essere la variazione ciclica per quello che riguarda le emissioni inquinanti, a causa delle differenze di composizione iniziale della carica.E’ stata infine valutata l’influenza delle leggi di rilascio del calore, ottenute mediante queste simulazioni multidimensionali e multiciclo, sui parametri prestazionali del motore a due tempi, calcolati con l’ausilio di un codice gasdinamico mono-dimensionale.