Simulazione CFD di un motore alimentato ad idrogeno gassoso

La presente tesi tratta lo studio e l'applicazione del codice CFD AVL Fire per la simulazione delle fasi di aspirazione, compressione, espansione ed iniezione di idrogeno di un motore sperimentale ad accesso ottico Sandia DI-H2ICE. La necessità di questa ricerca parte dalla volontà di eliminare o ridurre le emissioni di CO2 ed altri inquinanti nel settore dei trasporti. Di particolare importanza è l'analisi della miscelazione con l'aria dell'idrogeno, iniettato a valvole chiuse, durante la corsa di compressione. Nella prima parte della tesi si studiano i getti sottoespansi per capire il meccanismo con cui l'idrogeno evolve in camera di combustione. Nella seconda parte si descrive la creazione delle geometrie motore con il software CAD, Salome. Successivamente si procede con la simulazione numerica tramite software CFD, AVL - Fire, delle fasi di aspirazione, compressione ed espansione senza iniezione ricercando i parametri di calcolo migliori. Nell'ultima parte si analizza l'iniezione di idrogeno ottenuta con diverse griglie per capire la dipendenza da quest'ultime e si confrontano risultati numerici della frazione molare di idrogeno con le rispettive misurazioni sperimentali per validare il modello fino al TDC di compressione.