Alla ricerca di motori più puliti e dai consumi inferiori
Tra le tecnologie che in futuro potrebbero costituire la base per automobili altamente efficienti e con emissioni zero, pare che avranno un ruolo fondamentale i nuovi approcci ai processi di combustione come l'autoaccensione controllata. Tuttavia, la presenza di variazioni significative da ciclo a ciclo nelle diverse parti del motore in funzionamento rimane uno dei fattori che limita il completo utilizzo del potenziale di queste nuove tecniche di combustione. Per mantenere una precisa previsione degli effetti di un funzionamento del motore variabile sull'efficacia della conversione dell'energia e sulle conseguenti emissioni inquinanti, è stato introdotto un nuovo strumento software di design del motore. Le tecniche di simulazione Large Eddy (LES) hanno attirato l'attenzione dei partner di progetto LESSCO2 grazie alla loro capacità di filtrare cicli individuali e, soprattutto, cicli filtrati spazialmente. Le tecniche LES consentono una visione più ricca del flusso e della combustione interne al cilindro rispetto alle tecniche Navier-Stokes mediate alla Reynolds, largamente utilizzate grazie alla loro capacità di prevedere effetti variabili ad alta frequenza. Con l'obiettivo a lungo termine di realizzare uno strumento robusto di fluidodinamica computazionale in grado di prevedere la variabilità del ciclo nei motori a combustione interna, l'Institut Français de Pétrole ha aggiornato il codice software AVBP. Il lavoro di ricerca si è incentrato sulla conservazione delle proprietà numeriche del codice quando la maglia si deforma con i movimenti di pistone e valvola e sulla gestione della maglia utilizzando l'interpolazione temporale condizionata. Dato che l'AVBP è stato creato principalmente per le turbomacchine, sono stati implementati i metodi numerici avanzati per gestire le migrazioni in modo efficiente riguardo al tempo di CPU evitando la presenza di volumi di cella negativi. Inoltre, sono stati sviluppati una tecnica di gestione delle maglie automatica per le condizioni adattive al contorno di afflusso/deflusso e un modello di combustione LES per la combustione prefissata con accensione a candela. I primi risultati della validazione hanno dimostrato le maggiori capacità del nuovo risolutore parallelo LES delle equazioni Navier-Stokes reattive, multicomponenti e comprimibili in griglie bi- e tridimensionali ibride non strutturate. Questo strumento software altamente innovativo, fornendo i mezzi essenziali per gestire il riscaldamento del motore e il suo impatto sulla conversione di carburante, dovrebbe aprire prospettive importanti per il design futuro dei motori delle automobili.
