Simulazione CFD e validazione delle prestazioni ed emissioni di un motore GCI

Lo scopo di questa tesi consiste nella riproduzione, mediante fluidodinamica computazionale (CFD), di un ciclo di combustione a bassa temperatura di un motore ad accensione per compressione con iniezione diretta di un combustibile a bassa reattività come la benzina (Gasoline Compression Ignition – GCI). Le simulazioni hanno lo scopo di calibrare e validare il modello di combustione del codice CFD paragonando dati di pressione sperimentali con quelli ricavati dalle simulazioni fluidodinamiche, da cui sono ricavate altre grandezze importanti come il rateo di rilascio di calore (Rate Of Heat Release – ROHR), il calore totale (Cumulative Heat Release – CHR) e i valori di carburante bruciato nel tempo (Mass of Fuel Burnt - MFB). In questo elaborato vengono anche confrontati i valori di emissioni ottenuti dalle simulazioni con quelli sperimentali da laboratorio. I dati sperimentali sopracitati sono stati ottenuti presso i laboratori di Forlì dell’Università degli studi di Bologna mediante prove al banco. Il software utilizzato è STAR-CD, un programma commerciale basato sul metodo a volumi finiti per la fluidodinamica computazionale. In particolare, sono stati utilizzati i software pro-STAR, usato per il setting e post-processing delle simulazioni, ed es-ice, utilizzato per la generazione del dominio e il settaggio delle condizioni operative del motore a combustione. In questo progetto è stata analizzata la fase di compressione, combustione ed espansione di un motore GCI ad iniezione diretta e multipla. È stato considerato un settore circolare pari ad un settimo del cilindro. Questa suddivisione è dovuta al fatto che l’iniettore presenta sette diversi fori per il combustibile, così da analizzare il flusso di un solo getto di carburante. Nello specifico sono stati analizzati otto diversi punti operativi, tutti a 2000 rpm, variando la pressione media indicata e valori di Mass Fuel Burnt 50.