Modellazione dei processi di combustione in un motore diesel
I motori diesel forniscono un importante risparmio di carburante e durata per i camion heavy-duty, gli autobus e i veicoli non stradali. La riduzione degli ossidi di azoto (NOx) e di particolato fine emessi con il motore diesel povero rimane, però, una sfida tecnologica. Gli ingeneri si trovano di fronte ad un problema di ottimizzazione multilivello, nel quale il combustibile iniettato ad alta pressione nella camera di combustione contribuisce a ridurre l'emissione di fuliggine, ma causa livelli superiori di ossidi di azoto. Gli strumenti numerici con capacità predittive sono stati sviluppati nel corso del progetto MINNOX per fornire i mezzi essenziali per equilibrare il consumo di carburante e la formazione di emissioni. I ricercatori presso i laboratori di Volvo Technology Corporation hanno lavorato per una modellazione più realistica dei flussi turbolenti limitati da pareti. È un prerequisito necessario per prevedere con precisione l'attrito di parete e il trasferimento di calore e per fornire condizioni al contorno affidabili per l'analisi termica dei componenti. I sottomodelli per ogni flusso e processo di combustione nella camera di combustione del motore sono stati inizialmente convalidati con l'uso del solutore del flusso di fluidodinamica computazionale (CFD) interno, MERMAID. Coprendo gli effetti del trasferimento di calore ai pistoni del motore e al ricircolo dei gas di scarico, si sono dimostrati precisi su un vasto intervallo di condizioni operative del motore. Si sono anche prestati a miglioramenti che potrebbero poi portare a previsioni sullo sviluppo di fanghi e depositi carboniosi attorno ai pistoni con il prolungamento della vita utile del motore. Inoltre, è stata esaminata la possibilità di lavorare indipendentemente di un solutore CFD, ma sono state anche sviluppate interfacce ben definite per i solutori di flusso CFD disponibili in commercio, come il codice STAR-CD molto usato. Al contempo, sono state prese in considerazione l'efficacia e la robustezza richieste dagli ingegneri durante i calcoli CFD del flusso e dei processi di combustione.
