Modellizzazione predittiva del turbomatching e della combustione in un motore alimentato a metano/idrogeno con codice Gasdyn = Predictive turbomatching and combustion modeling in a NG/H2 spark-ignition engine by means of the Gasdyn code

Le crescenti restrizioni normative sulle emissioni dei motori a combustione interna impongono un'analisi dettagliata dei vari aspetti legati alla progettazione di tali propulsori. La realizzazione di modelli termofluidodinamici volti a valutare le prestazioni, i consumi e le emissioni è diventata cruciale nello sviluppo dei motori e il lavoro di questa tesi si inserisce in tale cornice. Lo studio si pone l’obiettivo di ottenere una calibrazione e una validazione del modello termofluidodinamico di un motore PFI 1.4 alimentato a gas naturale compresso (CNG) e sovralimentato con turbogruppo, al fine di valutarne le prestazioni. La modellazione è stata eseguita mediante il codice di modellazione termofluidodinamica monodimensionale Gasdyn sviluppato dal Politecnico di Milano. Per conseguire la validazione del modello sono stati presi quattordici punti motore, suddivisi in tre analisi: uno sweep di carico, uno sweep di velocità e uno sweep di anticipo di accensione. La calibrazione è stata eseguita procedendo per livelli di dettaglio crescenti, partendo dalla calibrazione del modello senza turbogruppo e passando a quella con turbogruppo, utilizzando un modello di combustione imposta. Infine, è stata approfondito anche l’aspetto legato alla combustione introducendo un modello di combustione predittiva. Il lavoro è suddiviso in tre parti: una prima che mostra il modello termofluidodinamico adottato, una seconda dove vengono spiegate le metodologie di validazione ed infine l’ultima dove vengono analizzati i risultati ottenuti. Il modello mostra, in generale, una buona capacità di riprodurre i risultati ottenuti dall’analisi sperimentale. Un tale lavoro acquisisce importanza all’interno di uno studio più ampio per realizzare un modello predittivo capace di valutare le prestazioni e le emissioni del motore in esame quando si adottano configurazioni del motore differenti da quelle sperimentali, fermo restando che un’analisi sperimentale risulta necessaria per avere risultati quantitativi.