Trasferimento di calore turbolento avanzato per motori IC
Il flusso di aria e combustibile nei cilindri dei motori a combustione interna è quasi sempre turbolento. Più turbolento è il flusso d'aria, maggiore sarà il grado di miscelatura di aria e combustibile che si può ottenere prima dell'accensione. Anche se la turbolenza al momento dell'accensione può portare a una combustione rapida e completa, è anche collegata a tassi superiori di trasferimento di calore alle pareti del cilindro che riduce l'efficacia termica del motore. Con il progetto MINNOX, alcuni dei principali nomi dell'industria automobilistica europea hanno condiviso la propria esperienza e le proprie conoscenze con le maggiori università europee. Il loro scopo ultimo era sviluppare un modello fisico per prevedere con precisione il trasferimento di calore, la velocità e il profilo della temperatura nel cilindro di un motore a combustione interna. Il modello sarebbe stato convalidato con misurazioni fornite da un apparato sperimentale avanzato sviluppato nel corso del progetto. L'approccio numerico è particolarmente interessante per l'industria automobilistica data la sua capacità di produrre e analizzare i risultati in un periodo di tempo ragionevole. Può portare a un'accelerazione significativa della progettazione ingegneristica e del processo di ottimizzazione. Il modello proposto dai partner di progetto della Delft University of Technology è semplice, in modo da poterlo implementare nei codici della fluidodinamica computazionale (CFD) in commercio. È in grado di catturare gli effetti più importanti che avvengono nel cilindro del motore, inclusi gli effetti vicino alla parete e transitori. L'approccio adottato in questo lavoro è stata la modellizzazione di rilassamento ellittico, che è un passo più avanti rispetto agli attuali modelli a due equazioni, ma ancora un passo indietro rispetto al modello completo dello stress di Reynolds. Per un modello di turbolenza che richiede mesh computazionali sottili, sono state aggiunte nuove funzioni a parete generalizzate che non sono vincolate dalle comuni ipotesi di equilibrio. La verifica del modello in configurazioni idealizzate si è dimostrata in accordo con i calcoli di temperatura e velocità ottenuti dai dati sperimentali e della simulazione Large Eddy (LES).
