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Minimisation of nox emissions (MINNOX)

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Modellazione del trasferimento termico nella camera di combustione

DaimlerChrysler ha sottoposto a nuovi studi i fenomeni che avvengono nella camera di combustione, allo scopo di limitare il divario tra i metodi di calcolo e i dati sperimentali riguardanti il trasferimento termico.

Energia

I progettisti utilizzano la fluidodinamica computazionale (CFD) per descrivere flussi complessi, ad esempio quelli relativi ai motori degli autoveicoli. Come per tutte le tecniche di modellazione, esiste sempre un margine di miglioramento. Nell'ambito del progetto MINNOX, il produttore di autoveicoli DaimlerChrysler ha analizzato i fattori che influenzano il trasferimento termico e le modalità con cui studiarli nelle simulazioni CFD. La ricerca è stata condotta dal centro ricerche sui motori (ERC) di DaimlerChrysler. L'ERC (Engine Reasearch Center) ha cominciato il lavoro esaminando gli effetti della variazione di densità della miscela aria-carburante nella camera di combustione. Applicando una correzione nella comprimibilità al coefficiente di trasferimento termico, è stato possibile calcolare valori del flusso termico più precisi. L'ERC ha integrato la correzione nella comprimibilità nel codice di due modelli CFD molto noti: KIVA-3 e STAR-CD. Successivamente, i due modelli sono stati utilizzati per simulare il flusso, la combustione e il trasferimento termico nei prototipi di motore del progetto MINNOX. Il confronto con i dati sperimentali ha rivelato che entrambi i modelli sono stati in grado di riprodurre i flussi termici che in precedenza erano stati sottostimati. Le discrepanze di minore entità tra KIVA-3 e STAR-CD sono state attribuite alle differenze nella parametrizzazione dell'energia cinetica turbolenta nelle pareti dei cilindri. L'ERC, inoltre, è riuscito a produrre una correzione della mesh che ha migliorato l'accordo con le leggi di parete fornite dai partner MINNOX presso l'università della tecnologia di Delft e il King's College di Londra. Complessivamente, i nuovi progressi ottenuti dall'ERC garantiscono un'interpretazione più precisa del trasferimento termico con la CFD. Questo risultato, a sua volta, consentirà ai partner MINNOX di identificare i mezzi più efficaci per ridurre la formazioni di ossidi di azoto nei motori.

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