degli studi di napoli “federico ii” soluzioni progettuali finalizzate alla ...

3. SIMULAZIONE NUMERICA DEL CICLO INDICATO
Una volta definite in linea di massima le caratteristiche del motore (cilindrata, numero di
valvole per cilindro e loro dimensioni, dimensione e lunghezza dei condotti…), si è resa
necessaria, per la progettazione ed il proporzionamento delle componenti meccaniche del
motore, la stima del ciclo indicato, ottenuta per mezzo di analisi numerico-fluidodinamiche.
Disponendo del ciclo indicato, infatti, è possibile determinare le sollecitazioni massime cui
sono soggetti i vari organi meccanici.
Il modello di calcolo utilizzato ricalca il classico approccio misto zerodimensionalemonodimensionale
(0D-1D) di Benson. Modelli 0D sono stati utilizzati per i cilindri e 1D per
i condotti. A questi sono state affiancate le equazioni dinamiche per il motore
Per i cilindri, quindi, si è fatta un’ipotesi zerodimensionale. Si sono così risolte le
equazioni di bilancio della massa e dell’energia con uno schema di Runge-Kutta del IV°
ordine. Il bilancio di massa è stato fatto su tre specie chimiche:
l’aria;
i gas residui;
il combustibile.
Dal bilancio dell’energia si è ricavata la temperatura ad ogni step d’integrazione.
Per i condotti si è fatta un’ipotesi di flusso monodimensionale, per cui si sono usate le
equazioni di bilancio della massa, della quantità di moto e dell’energia.
Il sistema di equazioni differenziali è stato risolto con uno schema del secondo ordine ai
volumi finiti con una tecnica numerica.
In Fig. 3.1 si riporta lo schema utilizzato per la simulazione del motore e il ciclo reale
medio calcolato (Fig. 3.2)
INGRESSO ARIA
1
2
3
4
Fig. 3.1 – Schema di calcolo.
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