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Large-Eddy and System Simulation to predict Cyclic Combustion Variability in gasoline engines

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Progetti di motori più ecologici grazie ad avanzati strumenti predittivi

Lo sviluppo dei motori a combustione è sottoposto a vincoli sempre più restrittivi quanto a efficienza di carburante ed emissioni. Avanzati strumenti di modellazione sviluppati con il finanziamento dell’UE aiuteranno a raggiungere gli obiettivi fissati in termini di prestazioni sin dalle prime fasi del progetto.

Tecnologie industriali

Diversi motori di nuova concezione sono potenzialmente in grado di ridurre i problemi associati alla combustione convenzionale. Tuttavia, tutte queste tecnologie sono soggette alla variabilità ciclo-ciclo o alla variabilità ciclica della combustione (CCV) che limita le loro prestazioni. Le informazioni dettagliate dei fattori e dei regimi di funzionamento che portano alla CCV per tipi di motore specifici non erano disponibili prima. Gli scienziati che hanno lavorato al progetto LESSCCV finanziato dall'UE hanno deciso di colmare tale lacuna sfruttando i recenti progressi compiuti nel campo degli strumenti di progettazione complessi utilizzando la dinamica computazionale dei fluidi (CFD). Il consorzio ha sviluppato strumenti CFD multiscala in grado di simulare l'intero motore, inclusa la camera di combustione, nonché i condotti di aspirazione e scarico. Gli strumenti combinano insieme codici CFD monodimensionali (1D) che descrivono il flusso nelle linee di aspirazione e scarico e codici CFD 3D (LES, Large Eddy Simulation). In questo modo verranno rappresentate le interazioni turbolente e la combustione all'interno della camera o del cilindro di combustione. Gli strumenti sono stati applicati allo studio della CCV in tre tipi di motori a benzina generando una collezione di dati complessi da utilizzare in ulteriori analisi. Gli scienziati sono stati in grado di convalidare il modello confrontando i risultati con i dati sperimentali e hanno identificato le principali cause della CCV in ciascun tipo di motore. Una maggiore comprensione della CCV ha consentito la formulazione di modelli (a CCV ridotta) nuovi e meno impegnativi dal punto di vista computazionale, altrettanto in grado di prevedere i comportamenti. Casi di studio su motori e veicoli hanno evidenziato i modi in cui design nuovi possono ridurre la CCV e aumentare l'efficienza. Si ritiene che l'utilizzo degli strumenti e dei risultati del progetto LESSCCV contribuisca significativamente a raggiungere gli obiettivi a breve termine che prevedono la realizzazione di motori a combustione più efficienti ed ecologici per il settore dei trasporti. Gli strumenti di progettazione predittivi non solo ridurranno l'impatto ambientale del trasporto, ma miglioreranno anche la competitività dei produttori di motori dell'UE.

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